Оптический датчик перемещений

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 926530(51)М, Кд. С 01 В 11/00 Ьвударстююнй кемвтет СССР ае деан кэабрвтеккй в вткрыткй(72) Авторы изобретения Ленинградский институт точной механики и оптики, Ленинградский институт водного транспорта и Ленинградский технологический институт целлюлознобумажной промышленности( 5 А) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕИЕЦЕИИС 1 Изобретение относится к измеритель.ной технике и может быть использовано для определения линейных перемещений и вибраций объектов, в частностибиений вращающихся валов.Наиболее близким по технической фсущности и достигаемому эффекту кпредлагаемому является оптическийдатчик перемещений, содержащий оптически связанные осветитель и светочувствительный преобразователь,выпол Оненный в виде фотоприемника, растр,расположенный между ними, и электронный блок, выполненный в виде системырегистрации 11,Недостаток датчика заключаетсяв том, что он не позволяет .измерятьлинейные перемещения объекта при егоповоротах, что связано в том числе ис тем, что информация поступает в аналоговой форме.Цель изобретения - контроль линейных перемещений объекта независимо от угла его поворота. Поставленная цель достигается тем,что оптический датчик перемещений,содержащий оптически связанные осветитель и светочувствительный преобра.зователь, растр, расположенный междуними, и электронный блок, подключенный к выходу светочувствительногопреобразователя, снабжен голограммойлинзы, установленной по ходу излучения между осветителем и растром имеханически связываемой с контролируемым объектом, проекционным элементом, расположенным за растром и коррекционными дефлекторными элементами, светочувствительный преобразователь выполнен в виде двух фотоприемников, расположенных на прямой, перпендикулярной линиям растра, симметрично относительно оптической осиголограммы на расстоянии г от оптической оси, равномчг = + 2)уа 1где ч - целое число,а - шаг растра, 3 9265 электронный блок выполнен в виде Формирователей импульсов, мостовой схемы сравнения и анализатора гармоник, выходы фотоприемников соединены с входами преобразователей импульсов, первые выходы которых подключены к входам мостовой схемы сравнения, а вторые к анализатору гармоник, коррекционные дефлекторые элементы установлены между проекционным элемен- О том и фотоприемниками и электрически связаны с мостовой схемой сравнения,На чертеже приведена принципиальная схема датчика.Оптический датчик перемещений со 1 держит осветитель 1, отражательную голограмму 2 линзы, механически связываемую с контролируемым объектом и установленную соосно с осью его поворота, растр 3, проекционный20 элемент 4 Фотоприемники 5 и 5, расположенные на прямой, перпендикулярной линиям растра 3, симметрично относительно оптической оси голограммы 2 на расстоянии г относительно оптической оси, формирователи 7 и 8 импульсов, входы которых подключены к выходам фотоприемников 5 и 6, анализатор 9 гармоник, входы которого подключены к первым выходам Формирователей 7 и 8 импульсов, мостовую схему 10 сравнения импульсов, на входы которой подаются сигналы со вторых выходов формирователей 7 и 8 импульсов, и коррекционные дефлекторные элементы 11 и 12, электрически3 связанные с мостовой схемой 1 О сравнения.Датчик работает следующим обра - зом.40Осветитель 1 подсвечивает отражательную голограмму 2 линзы. При оптическом сопряжении голограммы 2 и линейного растра 3 и отсутствии виброперемещений контролируемого объекта, при вращении последнего образуется45 изображение двух зонных решеток френеля, которые проекционным элементом ч переносятся в плоскость фотоприемников 5 и 6. Фазы освещенности изображений эонных решеток сдвинуты относительно друг друга на 180 что приводит к освещению центра одной решетки, в то время, как в центре изображения другой решетки засвет" ка отсутствует. При наличии виброперемещений, т.е. при взаимном смещении голограммы 2 и линейного растра 3 в направлении, перпендикулярном лини 30:ям растра, изменяется Фазы освещенности изображений зонных решеток,и происходит их поперечное смещениеФормирователи 7 и 8 импульсов пр.изводят разделение постоянной и переменной составляющей сигналов фотоприемников 5 и 6, Переменная составляющая сигналов подается в анализатор 9 гармоник, а постояннная - в мотовую схему 10,Переменная составляющая выходного сигнала анализатора 9 гармоникпо частоте пропорциональна величинесмещения объекта.В мостовой схеме 1 О сравненияпроизводится сравнение постояннойсоставляющей сигнала с опорным напряжением. Тем самым определяется знакперемещения, при этом формируетсяэлектрический сигнал коррекции положения изображений зонных решеток френеляна светочувствительных площадках фотоприемников 5 и 6, который подаетсяна коррекционные дефлекторные элементы 11 и 12, выполненные, например,в виде поворотных зеркал,Таким образом, снабжение голограммой линзы и проекционным элементомоптического датчика при. предлагаемомвыполнении светочувствительного преобразователя и электронной схемы позволяет получить информацию о линейномперемещении независимо от поворотаобъекта.Формула изобретенияОптический датчик перемещений, содержащий оптически связанные осветитель и светочувствительный преобразовательрастр, расположенный между ними, и электронный блок, подключенный к выходу светочувствительного преобразователя, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью контроля линейных перемещений объекта независимо от угла его поворота, он снабжен голограммой линзы, установленной по ходу излучения между осветителем и растром и механически связываемой с контролируемым объектом, проекционным элементом, расположенным за растром, и коррекционными дефлекторными элементами, светочувствительный преобразователь выполнен в виде двух фотоприемников, расположенных на прямой, перпендикулярной линиям растра, сиМметрично относитель5 926;3 С б но оптической оси голограммы на рас- входам мостовой схемы сравнения, а стоянии г от оптической оси, равном вторые к анализатору гармоник, коррекционные дефлекторные элементы ус.тановлены между проекционным эле-.ментом и фотоприемниками и электрически связаны с мостовой схемои сравнения,Составитель С. Грачеведактор Е.Лушникова Техред Т.Маточка КорректорА.ференЬ М 3 8 НИИПИ Гос по делам 113035, МоТираж 611 дарственного коми изобретений и отк ква, М, Раушск Подписета СССРытийя наб., д. ак филиал ППП "Патент,г.ужгород, ул.Проектна чы2 агде ч -целое число,а -шаг растра,электронный блок выполнен в виде формирователей импульсов, мостовой схемы сравнения и анализатора гармоник,0выходы фотоприемников соединены свходами преобразователей импульсов,первые выходы которых подключены к Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Мироненко А.А. Фотоэлектрические измерительные системы. М., "Энер. ия", 1967, с.22 (прототип).