Устройство для измерения перемещений

Номер патента: 1550314

Авторы: Курзнер, Носаль, Федоров

ZIP архив

Текст

"-лЕТЕВУ еза о ркало ма оспе с зер ло поос у щ и щ 1 ени перемекаломлос сч р етчит вляют 4 ОННО пока явлен го ла зание сим ватепаро ед я ироЬ асть ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(6) Авторское свидетельство СССР М /18698, кл. Г 01 В 9/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕВЕ 1 ЕНИЙ(57) ИзоЬретение относится к измери" тельной технике и может быть использовано для измерения линейных геремещений в широком диапазоне измеряемых величин. Целью изобретения является повышение тоцности и расширение диапазона измерений за счет обеспечения раЬоты параметрического преоЬра зователя в стационарнь 1 х условиях и висимого измерения целого числа рядков интерФеренции л ее дробн части Иеред началом измерения редством узла 7 сканирования зе л выставляют в положение, при к оом Фотоприемник 10 регистрируе симум полосы, и снимают показан раметрицеского преобразователя. я сЬъектэ связанног егистрируют целое ци ком 11, После этого ремецение зеркала 5 ижайшего интерференц л 1 а, снимают повторно метрицеского преобра зности показаний опрполосы1 ил.Изобретение относится к областиизмерительной техники и может Ьытьиспользовано для измерения линейныхгеремещений в широком диапазоне измеряемых величин.Целью изоЬретения является повышение точности и расширение диапазона измерений за счет оЬеспечения работы параметрического преобразователя в стационарных условиях и неза висимого измерения целого числа порядков интерФеренции и ее дробной час 1 и оИа чертеже представлена схема устройства для измерения перемещений,Устройство содержит источник 1 когерентного излучения (лазер), светоделитель излучения, образованный зеркалами 2 и 3, первый резонатор Фабри-Перо, состоящий из подвижного зеркала 4 и зеркала 5, второй резонаторФабри-Перо, образованный зеркалом 6,установленным неподвижно, и зеркалом 5, являющимся оЬщим для обоих 25резонаторов, узел 7 сканирования,связывающийзеркала 5 и 6, параметрический преоЬразователь (например,емкостной), неподвижный элемент 8 которого связан с зеркалом 6, а подвижный 9 - с зеркалом 5, Фотоприемник 10,счетчик 11 интерФеренционных полос,оптическую заслонку 12 и блок 13 управления, электрически связанный с узлом 7 сканирования и Фотоприемником10,Устройство работает следующим образом,Излучение лазера 1 поступает в светоделитель (полупрозрачное зеркало 2 40и зеркало 3), на выходе которого Формируются два параллельных пучка. Обапучка поступают в оптическую систему,образованную зеркалами 4 - 6, каждоеиз которых перпендикулярно осям пучков. На выходе системы оба пучка пог)еременно поступают на Фотоприемник10 в зависимости от положения заслонки 12, расположенной между резонаторами и Фотоприемником. Заслонка 12 выголнена с возможностью перемещенияв плоскости, перпендикулярной осямпучков, и может перекрывать каждыйиз пучков, причем положение на путипучка, выходящего из второго резонатора (зеркала 5 и 6), является основнымПервый резонатор Фабри-Перо образован зеркалами 4 и 5 и служит для измерения перемещения объекта, на котором установлено зеркало 4, в целыхединицах длин полуволн излучения лазера 1,Второй резонатор Юабри-Перо образован зеркалами 5 и 6 и сл,жит дляградуировки параметрического (емкостного) преобразователя, используемогодля определения дробной части орядка интерФеренции. Элемент 8 параметрического преобразователя жестко связанс зеркалом 6, установленным негодвижно, а элемент 9 - с зеркалом 5, выполненным с возможностью сканирования)что обеспечивается узлом 7 сканирования, связывающим зеркала 5 и 6. Узел7 сканирования может быть выполнен,например, в виде пьезоэлектрическогопреоЬра зователя, зле ктричес ки с вязанного с блоком 13 управленияпредставляющим собой в таком случае стабилизированный упра вляемый высоковольтныйисточник ЭДО. В том же Ьлоке располо-фжена система измерения параметра параметрического преобразователя.Градуировка параметрическсго преобразователя проводится следуюшим образом. Заслонка 12 перекрывает световой пучок, выходящий из первого резонатора Фабри -Перо (зеркала 5, 4), открывая доступ в Фотоприемник 10 излучению, прошедшему чеэеэ второй резонатор Фабри-Перо (зеркала 5, 6), ",канируя зеркало 5 с помощью узла / сканирования, измеряют значения параметра преобразователя в моменты, когдаФотоприемник 10 регистрирует интер -Ференционные максимумы, По измеренному счетчиком 11 числу интерФеренционных полос и известному значению дли -ны волны лазераполуча от зависимость параметра преобразователя отмикроперемещения зеркала 5 относит ельно зеркала 6 (коэФФициент К) .Измерение перемещения объекта осуществляется следующим обра зои Заслонка 12 находится в своем основном псложении (световой пучок иэ ьторого резонатора перекрыт), нри котором наФотоприемник 10 поступает. излучение)прошедшее через первый резона гор Фабри-Перо (зеркала 4, 5). Перед началомизмерения с помощью узла / сканирования зеркало 5) общее для двух резонаторов, выставляется в положение, пр,котором Фотоприемник 10 регистрируетмаксимум интерФеренционной полосы,При этом снимается показание парамет 5 15503 рического преобразователя Б,. После этого перемещают объект (зеркало 1) и регистрируют целое число интерференционных полос И по показанию счетчика 11 полос. Для определения дробной части порядка интерференции с помощью узла 7 сканирования осуществляется перемещение зеркала 5 в направлении перемещения ОЬъекта (зеркало Ч) до появления Ьлижайшего интерференционного максимума по,показанию Фотоприемника 10. При этом снимается второе показание параметрического преобразователя 11. Перемещение 1, объекта вычисляется по Формуле 1 Чватель в процессе измерений не пчаемещается, следовательно, нахор ся ь ста ционарных условиях, обеспе-ивающих постоянсгво его градуировочн и характеристики, Точность измерен, й повышается еще и тем, что в про,ессе измерений в отличие от прототипа в предлагаемом устройстве используется один фотоприемник 10, попеременное использование котооого обеспечивается оптической заслоной 12. К повышению точности измерений приводит также существенное упрощение процедуры измерений, не требующей перемещений отдельных элементов измерительной системы, их жесткого соединения и последующего разъединения, необходимых в прог;. типе,20 30 50 где- известная длина волны иэлучени: лазера;Е - дробная часть порядка и перференции Г =К(Е -Б,);К - градуированный коэффициентпараметрического преобразователя.8 ысокая точность измерения перемещения и расширение диапазона измерений ОЬусловлены следующим, Поскольку элементы параметрического преобразователя не связаны с перемещающимся оЬ.ьектом (зеркалом 1), имеет место независимое измерение целого числа порядков интерференции И и дробной части Я, Следовательно, режим раооты параметрического преобразователя не ограничивает диапазона измерения первого резонатора ФаЬри-Перо (зеркала 4, 5). В то же время диапазон измерения параметрического греобразователя весьма узок и не превышает 2-3 порядков интерференции. Этот диапазоь должен включать в сеЬя два положения зеркала 5 при настройке на максимум интерференционной полосы в начале и я конце процедуры измерения, В столь узком диапазоне измеоения параметри - ческие преобразователи не имеют погрешности из-эа нелинейности характеристики преобразования,Кроме того, точность измерения повышается из-за того, что в данном устройстве параметрический преобразоФормула изо;:ретения Устройство для иэчерения перемещений, содержащее поспедовательяо установленные источник когереятного излучения и светоделитель, предназначенный для деления изпуцения на два параллельных пучка, расположенные го ходу разделенных пучков первый и второй резонаторы Фабри-Перо эыполнеяные с общим зеркалом, зеркало первого резонатора предназначено для крепления к объекту. параметрический преобразователь, элементы которого закреплены яа зеркалах резонаторов, узел сканирования, соед, яеяньй с зеркалом одного из резонаторов, фотоприемник, расположенный в выхсдном пучке резонаторов и счетчик иятерференционных полос о т л и ч а ю щ с е с я тем, что с целью повышения точности и рас ширеяия диапазона измерений, оно снаб. жено непрозрачной заслонкой, установленной между резонаторами и фотоприемником с воэможностью перемещения перпендикулярно направлению выходящих иэ резонаторов пучков, зеркало второго резонатора установлено неподвижно, узел сканирования соединен с общим зеркалом, а элементы параметрического преобразователя закреплены соответственно на зеркале второго резонатора и общем зеркале.

Смотреть

Заявка

4419789, 03.05.1988

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ А-1742

КУРЗНЕР АЛЬБЕРТ БЕРКОВИЧ, НОСАЛЬ ВИКТОР НИКОЛАЕВИЧ, ФЕДОРОВ ЕВГЕНИЙ ВИКТОРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01B 9/00

Метки: перемещений

Опубликовано: 15.03.1990

Код ссылки

<a href="https://patents.su/3-1550314-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-peremeshhenijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения перемещений</a>

Похожие патенты