411374

"4 ИЗУ 4 О П И С А Н И. Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистицеских РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕеЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 28.Х 11,1971 ( 1730205/18-10)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 15.1.1974. Бюллетень2Дата опубликования описания 16 Л.1974 М. Кл. 6 01 р 15/08 Государственный комитет Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытийУДК 531.768(088.8) Ав горыизобретения Э. П. Страшинин и И, А. Иваб Институт электродинамики АН Украинской ССРЗаявитель ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙИзоорстспис относится к измерительной технике.Известны фотоэлектрические устройства для измерения угловых ускорений, содержащие чувствительный элемент, выполненный в виде инерционного кольца, укрепленного с помощью упругих связей к контролируемому валу, растровые решетки, одна из которых жестко связана с инерционным элементом, а другая - с контролируемым валом, конденсор, осветитель и приемник светового потока.Предлагаемое устройство позволяет повысить пороговую чувствительность и точность, а также уменьшить пульсационные помехи.Это обеспечивается тем, что в нем осветитель и приемник светового потока выполнены кольцевыми, установлены соосно с контролируемым валом и с возможностью возвратно- поступательного перемещения вдоль его оси, решетки нанесены на боковых поверхностях также соосных валу прозрачных цилиндров, одна из торцовых поверхностей которых коническая, а вторая - перпендикулярна к оси вала.На фиг. 1 изображено предлагаемое фотоэлектрическое устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1.Фотоэлектрическое устройство для измерения угловых ускорений выполнено в виде двух отдельных частей, расположенных симметричпо по отпошепшо друг к другу, Вращающаяся часть устройства при помощи полумуфты или основания 1 крепится к контролируемому объекту (на чертеже не показан) и включает в себя чувствительный элемент, выполненный в виде инерционного кольца 2, укрепленного с помощью четырех упругих стержней 3 к центральной втулке, жестко связанной с валом основания 1. Для преобразования величины уг лового смещения инерционного кольца 2, пропорциональной действующему ускорению, в величину светового потока, по его периметру размещена и жестко связана с ним цилиндрическая растровая решетка 4. Растровая решетка 5, укреплен ая при помощи корпуса 6 и винтов 7 к основанию 1, расположена концентрично по отошеншо к решетке 4 и образует с ней обтюрационное сопряжение, т. е. сопряжение с одинаковым шагом и направлением штрихов. Штрихи у растровой решетки 4 нанесены механическим способом на внешней, а у решетки 5 - на внутренней цилиндрических поверхностях, Ширина штрихов и зрачков одинакова (один угловой градус) и определяется диапазоном измерения при аналоговом преобразовании. Растровые решетки 4, 5 изготовлены из оптического оргстекла со скошенными под углом 45 торцовыми зеркальными поверхностями и с целью устранения влияния полутеней, снижающих линейность и точностьпреобразования, расположены на возможно более близком расстоянии друг от друга (в разработанном устройстве зазор между решетками равен 1 мм). Рядом с вращающейся частью и симметрично ей расположена неподвижная часть устройства, содержаш,ая кольцевые осветитель 8 и приемник 9 светового потока, оптическую систему 10, источник излучения 11 и фотоприемник 12. Приемник 9 светового потока прикреплен ко втулке 13, которая крепится к внутренней поверхности кольцевого осветителя 8, и расположен в корпусе 14. К последнему с помощью резьбового соединения укреплен корпус осветителя 15 с источником излучения 11 и сферическим рефлектором 16. Фотоприемник 12 (например, кремниевые фотодиодьтипа ФДк, ФДк и т. п,) с помощью чувствительной поверхности, равной площади выходного зрачка кольцевого приемника 9 светового потока, укреплен во втулке 13. Кольцевые осветитель 8 и приемник 9 светового потока изготовлены из оптического оргстекла с отражающими коническими поверхностями, образующие которых наклонены к их осям под углом 45. Оптические оси осветителя 8 и приемника 9 совпадают с осью оптической системы 10. С целью уменьшения потерь и рассеивания светового потока поверхности растровых решеток 4, 5, кольцевых осветителя 8 и приемника 9 полируются и их нераоочие поверхности покрываются тонкивслоем серебра или алюминия. Установка пуля фотоэлектрического устройства осуществляется вращением корпуса 6 вместе с решеткой 5 относительно вала основания 1, с которым жестко связан чувствительный элемент 2.Описанное устройство работает следующим образом,. Световой поток, излучаемый источником излучения 11, расположенным в фокальной плоскости оптической системы 10, направляется параллельным пучком на входной зрачок кольцевого осветителя 8 и, отразившись от зеркальных конических поверхностей 17, 18, направляется в виде светового кольца на копическую отражающую поверхность 19 растровой решетки 5. При отсутствии углового ускорения непрозрачные штрихи растровой решетки 5 перекрывают зрачки растровой решетки 4 (непрозрачнье штрихи решетки 5 несколько больше зрачков решетки 4, ввиду отличия диаметров), и в идеальном случае на зеркальную поверхность 20 растровой решетки 4 и фотоприемник 12 световой поток пе поступает, Когда же действует угловое ускорениерастровая решетка 4, закрепленная по периметру инерционного кольца 2, смещается отно, сительно решетки 5, и на зеркальную коническую поверхность 20 попадет кольцевой потоксвета, который после отражения от зеркальых конических поверхностей 20, 21 и 22 поступает на фотоприемник 12, Величина подающего на фотоприемпик 12, светового потокапропорциональна относительному смещениюрастровых решеток 4 и 5, т. е. действующемууловому ускореншо. Выходной сигнал фотопрнемика 2, усиленный при помощи избираель:ого усилителя переменного напряжения,настроенного на частоту модуляции световогопотока, поступает на регистрирующий прибор(а чертеже пе показан),Модуляция светового потока осуществляет 20 ся запиткой источника излучения 11 однополупериодным переменным напряжением (при затке оптической лампочки СЦоднополуперподным напряжением 200 гц глубина модуляции светового потока составляет более,0%).Частоту модуляции и полосу пропусканияизбирательного усилителя выбирают исходя из;астоты изменения измеряемых ускорений ичастоты собственных колебаний чувствительЗО ного элемента. Предмет изобретенияФотоэлектрическое устройство для измере- ЗБ пия угловых ускорений, содержащее чувствиелььй элемент, выполненный в виде инерционного кольца, укрепленного с помощью упругих связей к контролируемому валу, растровые решетки, одна из которых жестко связана с инерционным элементом, а другая - с контролируемым объектом, конденсор, осветитель и приемник светового потока, о тл и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения пороговой чувствительности и точности, а также уменьшсшя пульсационных помех, осветитель и приемник светового потока выполнены кольцевыми, установлены соосно с контролируемым валом и с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль его оси, решетки нанесены па боковых поверхностях также соосных валу прозрачных цилиндров, одна нз торцовых поверхностей которых коническая, а вторая - перпендикулярна к оси вала,. Сапунова,ипографи Изд. Ы 1179Государственного комит по делам изобретен Москва, Ж, Раушс Тираж 678ета Совета Министровий и открытийкая наб., д. 4/5 ПодписпоССР