Устройство для измерения перемещений объекта

(19) 01)1 3(51) 6 01 В 21/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бовский,Н . П.Маслов,Я и(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 621958, кл. 6 01 С 9/02, 1977,2. Авторское свидетельство СССР9 473997, кл. 6 02 В 27/30, 1975(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИПЕРЕМНЦЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее сточник излучения.с гауссовским распределением интенсивности в поперечном сечении пучка излучения, оптическую систему, оптически связаннуюс источником излучения, формирующуюпервый пучок лучей, падающий на отражающий элемент, связываемый собьектом, два основных фотоприемника, оптически связанных с первым пучком лучей, первый блок нахожденияразности, входы которого подключенык двум основным фотоприемникам, ииндикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точностиизмерений, оно снабжено дополнительной оптической системой, оптическисвязанной с источником излучения,формирующей второй пучок лучей, падающий на отражающий элемент, причемугол падения первого пучка лучей наотражающий эдемент. больше угла падения второго пучка лучей на отражающий элемент, дополнительным фотоприемником, оптически связанным с вторым пучком. лучей, вторым блоком нахождения разности, входы которогосвязаны с выходами первого блока нахождения разности и дополнительногоФотоприемника, сумматором, входы которого подключены к выходам основныхфотоприемников и второму входу первого блока нахождения разности, функциональным преобразователем, входкоторого подключен к выходу сумматора, блоком умножения, .входы которого подключены к выходу второго блока нахождения. разности и выходу функционального преобразователя, выходблока умножения соединен с индикатором.Изобретение относитая к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений иамПлитуды вибраций различных объектов.Известно устройство для измерения 5перемещений объектов, содержащее источник излучения, оптическую систему,формирующую первыи пучок. лучей,1падающий на отражающий элемент, связанный с объектом, два основных фото приемника, оптически связанные с. первым пучком лучей, первый блок нахождения разности, входы которого подключены к двум основным.фотоприемникам, и индикатор 1, 15Недостатком устройства являетсязависимость результатов измерения отфлюктуации мощности излучения источника излучения,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство для измерения перемещений объекта, содержащее источник излученияс гауссовским распределением интенсивности в поперечном сечении пучкаизлучения, оптическую систему, опти-чески связанную с источником излучения; формирующую первый пучок лучей,падающий на отражающий элемент, связываемый с объектом, два основныхфотоприемника, оптически связанныес первым пучком лучей, первый блокнахождения разности, входы которогоподключены к двум основным фотоприемникам, и индикатор 2).Недостатком устройства являетсязависимость результатов измеренияот линейного перемещения объекта, вслучае измерения угловых перемещений, или от угловых перемещений объекта, в случае измерения линейных 40перемещений, а также зависимость ре"эультатов измерения от мощности излучения источника излучения.Цель изобретения - повышение точности измерения. 45Указанная цель достигается тем,что устройство для измерения перемещений объекта, содержащее источникизлучения с гауссовским распределением интенсивности в поперечном сече нии пучка излучения, оптическую систему, оптически связанную с источником излучения, формирующую первыйпучок лучей, падающий на отражающийэлемент, связываемый с объектом,два основных Фотоприемника, оптически связанных с первым пучком лучей,первый блок нахождения разности,входы которого подключены к двум основным Фотоприемникам, и индикатор,снабжено дополнительной оптической 60системой, оптически связанной с источником излучения, Формирующей второй пучок лучей, падающий на отражающий элемент, причем угол падения первого пучка лучей на отражаю щий элемент больше угла падения втоРого пучка на отражающий элемент, дополнительным фотоприемником, оптически связанным с вторым пучком лучей, вторым блоком нахождения разности, входы которого связаны с выходами первого блока нахождения разностии дополнительного фотоприемника, сумматором, входы которого подключены к выходам основных фотоприемников и второму входу первого блока нахождения разности., функциональным преобразователем, вход которого подключенк выходу сумматора, блоком умножения, входы которого подключены к выходу второго блока нахождения разности ивыходу функционального преобразователя, выход блока умножения соединен синдикатором.На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство содержит источник 1 излучения и установленные по ходу светового луча коллимирующий объектив 2, светоделительный элемент 3, зеркало 4, отражающий элемент 5, связываемый с объектом, фокусирующий объектив 6, Коллимирующий объектив 2, отражающий элемент 5, свяэыааемый с объектом, и фокусирующий объектив 6составляют основную оптическую систему, а светоделительный элемент 3 изеркало 4 - дополнительную оптическую систему. Устройство содержит также основные фотоприемники 7, 8 и дополнительный фотоприемник 9,первый блок 10 нахождения разности и сумматор 11, соединенные с выходами фотоприемников 7 и 8, соединенные последовательно аттенюатор 12, второй блок 13 нахождения разности, блок 14 умножения, блок 15 согласованияи индикатор 16, функциональный преобразователь 17, соединенный с выходомсумматора 11, соединенные последова- тельно усилитель 18, блок 19 умножения, блок 20 согласования и индикатор 21, вход усилителя 18 и второй вход второго блока 13 нахождения разности соединены с дополнительным фотоприемником 9, выход функционального преобразователя 17 соединен с вторыми входами блоков 14 и 19 умножения.Устройство работает следующим образом,Пучки света, формируемые источником 1 Излучения, расширяются коллимирующим объективом 2, отражаются от светоделительного элемента 3, зеркала 4 и направляются на отражающий элемент 5. Отраженные пучки лучей Фокусируются фокусирующим объективом 6 на поверхности фотоприемников 7 и 8, расположенных таким образом, что при начальном положении отражающего элемента 5 фотоприемники расположены симметрично на линейныхветвях изменения интенсивности излучения источника 1 иэлуыения.Сигналы, снимаемые с фотоприемников 7 и 8, поступают на входы первого блока 10 нахождения разности и сумматора 11. Сигнал с выхода первого блока 10 нахождения Разности поступает на аттенюатор 12, где ослабляется в два раза и далее поступает на первый вход второго блока 13 нахождения разности, на.первый вход ко-о торого поступает сигнал с выхода фотоприемника 9.Сигнал с выхода второго блока 13 нахождения разности поступает на первый вход блока 14 умножения. 15Сигнал, снимаемый с, выхода сумма тора 11, пропорциональный мощности излучения источника 1 излучения, поступает на функциональный преобразователь 17, реализующий обратно про- рО порциональную зависимость выходного сигнала от входного.Сигнал с выхода функционального преобразователя 17 поступает на второй вход блока 14 умножения, выходной сигнал с которого поступает на блок 15 соГласования, в котором .нормируется по амплитуде.Выходной сигнал, .Фермируеьый на выходе блока 15 согласования, поступает на индикатор 16.При перемещении отражающего элемента 5, на выходе первого блока 10 нахождения разности формируется сигнал, пропорциональный линейному и углювому перемещению отражающего элемента 5. Угол Ы падения на отражающий элемент 5 пучков лучей, которые попада- ют на Фотоприемники 7, 8, много больр ше углападения на отражающий эле. мент 5 пучков лучей, которые попадают на фотоприемник 9, расположенный на .одной из линейных ветвей изменения интенсивности излучения источни ка 1 излучения.Благодаря малому углу у сигнал, снимаемый с выхода фотоприемника 9, мало зависит от линейного перемещения отражающего элемента 5 и зависит от углового перемещения отражающего элемента 5. В силу этого, после вычитания изсигнала, пропорционального линейными угловым перемещениям отражающегоэлемента 5,формируемого на выходеаттенюатора 12, сигнала, пропорционального угловому перемещению отражающего элемента 5, формируемогона выходе фотоприемника 9 вторымблоком 13 нахождения разности, наего выходе формируется сигнал, пропорциональный линейному перемещениюотражающего элемента 5.Для компенсации погрешности, связанной с мощностью излучения источника 1 излучения, информационныйсигнал, формируемый на выходе второго блока 13 нахождения разности, ум-.ножается блоком 14 умножения на сигнал, обратно пропорциональный мощности излучения источника 1 излуче"ния, который формируется на выходефункционального преобразователя 17.Таким образом, выходной сигнал,формируемый на выходе блока 15 сог,ласования, пропорционален линейномуперемещению отражающего элемента 5и не зависит от мощности излученияисточника 1 излучения.Сигнал, снимаемый с.выхода фотоприемника 9, пропорциональный .угловому перемещению отражающего элемен"та 5, усиливается усилителем 18,где нормируется по амплитуде и поступает на первый вход блока 19 умножения, на второй вход которого поступает сигнал, обратно пропорциональный мощности излучения источника 1излучения, формируемяй на выходефункционального преобразователя 17.На выходе блока 19 умноженияФормируется сигнал, пропорционадьныйтангенсу угла поворота отражающегоэлемента 5, не зависящий от мощности излучения источника 1 излучения.Выходной сигнал блока 19 умножения линеаризуется блоком 20 согласо,вания и поступает на индикатор 21.Таким образом, в устройстве повы,шается точность измерения за счетразделения линейных и угловых составляющих перемещения отражающегоэлемента, причем результат измерения не зависит от мощности излучения источника излучения,4/5 атентф, г.ужгород, ул.Проектная,филиал ППП Заказ 11195/45 Тираж 5 ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035( Москва, Подписноенного комитета СССРений и открытий35, Раушская наб., д