Устройство для измерения параметров перемещения объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 С 01 В 21/00 т:г;.т5(ф АКРЫ СССР 1979.ИЯ ПАРА и СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт прикладной физикиАН БССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНМЕТРОВ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров пе-.ремещения, вибраций и ударов. Цельюизобретения является повышение точности измерений за счет исключенияпогрешностей от перемещения объектав направлении, перпендикулярном оптической оси падающего на объект потока излучения. Устройство, содержащееисточник монохроматического излучения, диафрагму и фотопреобразовательс блоком регистрации в измерительно" цепи, имеет также цва установленныхс возможностью перемещения зеркала,размещенных между источником и светоделителем и под углами р. к падающему излучению (например, к = 45),при этом плоскости падения потоковизлучения на зеркала взаимно перпендикулярны. В устройстве содержитсятакже диафрагма, жестко связаннаяс позиционно-чувствительным фотоприемником с механизмом двухкоординатного перемещения, и два дифференциальных усилителя, предназначенныедля формирования компенсирующихсигналов с выходом позиционно-чувствительного фотоприемника и передачиих на элементы перемещения зеркал,перемещающих поток излучения, и через усилители с К = 1/соз М - на.механизм перемещения фотоприемника,который отслеживает перемещениеспекл-картины до возвращения ее впервоначальное положение, при котором сигнал с фотоприемника становится равным нулю. 1 з.п. ф-лы. 1 ил,260685 2ды которых подключены к выходам дифференциальных усилителей 18 и 19, авыходы - к элементам 16 и 17 механизма двухкоординатного перемещенияпозиционно-чувствительного фотоприемника 15, причем позиционно-чувствительный фотоприемник 15 установленс возможностью поворота вокруг оптической оси падающего на него пучка 1 О излучения.Устройство работает следующимобразом.Ионохроматическое излучение отисточника 1 проходит через фокусиру ющую систему 9, отражается первымзеркалом 10 и вторым зеркалом 12 ипадает на светоделитель 2. Пучок излучения, отраженный светоделителем 2,падает на опорное зеркало 6 и отража ется в обратном направлении, пучокизлучения, прошедший через светоделитель 2, проходит через полупрозрачную пластину 7, падает на объект 8,и отражается им в обратном направ лении, частично рассеиваясь на шероховатостях поверхности объекта 8.Пучи излучения, отраженные от опорного зеркала 6 и объекта 8, интерферируют и принимаются светочувстви-30 тельной площадкой фотопреобразователя 4. При движении объекта 8 изменяется фаза отраженного от него излучения и, следовательно, изменяетсяинтенсивность интерференционной картины на фотопреобразователе 4, которая преобразуется им в электрическийсигнал, по величине которого определяют контролируемый параметр перемещения объекта 8 в направлении норма ли к его поверхности. Часть излучения, отраженного и рассеянного объектом 8, отражается полупрозрачнойпластиной 7 и падает на вторую диафрагму 14 и позиционно-чувствитель ный фотоприемник 15. Поскольку диаметр второй диафрагмы 14, определяемый из соотношения йгде й 55 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использойано для измерения параметров перемещений вибраций и ударов,Целью изобретения является повышение точности измерений эа счет исключения погрешностей от перемещенияобъекта в направлении, перпендикулярном оптической оси падающего наобъект потока излучения,1 На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство для измерения параметров перемещения объекта содержит источник 1 монохроматического излучения, расположенный по ходу потока излучения светоделитель 2, делящий поток излучения на три пучка, в одном пучке излучения последовательноустановлены первая диафрагма 3, фотопреобразователь 4 и блок 5 регистрации, в другом - опорное зеркало 6, в третьем - полупрозрачная пластина 7, через которую пучок излучения на- правляется на объект 8. Кроме того, устройство содержит последовательно установленные за источником 1 монохроматического излучения фокусирующую систему 9, первое зеркало 1 О с элементом 11 линейного перемещения, второе зеркало 12 с элементом 13 ливрейного перемещения, причем первое и второе зеркала 10 и 12 установлены под углом К, например к падающему на них потоку излучения, и расположены так, что плоскость падения излучения на первое зеркало 10 перпендикулярна плоскости падения излучения на второе зеркало 12, последовательно установленные по ходу излучения за полупрозрачной пластиной 7 жестко соединенные между собой вторую диафрагму 14 и позиционно- чувствительный фотоприемник 15, механизм двухкоординатного линейного перемещения с элементами 16 и 17, предназначенными для перемещения в ортогональных направлениях в плоскости, перпендикулярной оптической оси третьего пучка излучения, два дифференциальных усилителя 18 и 19, входы которых подключены к выходам позиционно-чувствительного фотоприемника 15, а выходы подключены к элементам 11 и 13 линейного перемещения первого и второго зеркал 10 и 12, два усилителя 20 и 21 с коэффициентом усиления К = 1/созк, вхо 5 0 8(1 + 1 я)0)фокусное расстояние фокусирующей системы 9;расстояние от объекта 8 до полупрозрачной пластины 7;расстояние от пластины 7 до второй диафрагмы 14 диаметр пучка излучения на выходе фокусирующей системы 9;меньше размера одного спекла в ее плоскости, то при смещении объекта в плоскости, перпендикулярной направлению падающего на него излучения, спекл-картина, образованная при рассеянии излучения на шероховатостях объекта 8, также смещается, что приводит к изменению распределения интенсивности излучения на позиционно- чувствительном Фотоприемнике 15. По О зиционно-чувствительный фотоприемник 15 чувствителен к перемещениям падающего на него пучка излучения в двух ортогональных направлениях. Поэтому при перемещении спекл-карти ны изменяются сигналы на обоих выходах позиционно-чувствительного Фотоприемника 15, каждый из которых чувствителен к линейному перемещению пучка излучения по одной из коорди нат. Величина сигналов на выходах позиционно-чувствительного Фотоприемника 15 зависит от величины и направления смещения объекта 8. Эти сигналы поступают на входы дифференциальных усилителей 18 и 19, которые усиливают сигналы и изменяют их Фаозу на 180 , С выходов дифференциаль.ных усилителей 18 и 19 усиленные сигналы, находящиеся в противофазе 30 с входными сигналами, поступают на элементы 11 и 13 линейного перемещения. Сигналы с выходов дифференци-, альных усилителей 18 и 19 поступают также на усилители 20 и 21, коэффициент усиления которых К, = 1/созе, например, К = 1/соя 45 "- 1,4 14. Под воздействием сигналов, снимаемых с выходов усилителей 20 и 2 1, механизм линейного перемещения с 40 элементами 16 и 17 перемещает позиционно-чувствительный фотоприемник 15 с диафрагмой 14 в направлении смещения спекл-структуры. Одновременно под воздействием сигналов, сни маемых с дифференциальных усилителей 18 и 19, элементы 11 и 13 линейного перемещения перемещают зеркала 10 и 12, а следовательно, пучок излучения, падающий на объект 8, па О раллельно самому себе. При этом пучок излучения перемещается в направлении перемещения объекта 8 плоскости, перпендикулярной направлению падающего на него излучения. Посколь у ку сигналы, подаваемые на элементы 16, 17 и 11, 13 находятся в противофазе с сигналами, снимаемыми с выходов позиционно-чувствительного фотоприемника 15, то элементы 16 и 17 перемещают позиционно-чувствительный фотоприемник 15 с диафрагмой 14 внаправлении перемещения спекл-структуры до тех пор, пока он не займетсвое прежнее положение по отношениюк спекл-структуре, а элементы 11 и13 линейного перемещения при этом перемещают зеркала 10 и 12 до тех пор,пока пучок излучения, падающий на объект 8, не займет свое прежнее положение на объекте 8. Коэффициент усиления усилителей 20 и 21 выбран равным К = 1/соз 45 = 1,4 14 исходя из того, цтобы перемещение позиционно- чувствительного фотоприемника 15 было равно перемещению пучка падающего на объект 8, а так как величина перемещения зеркал 10 и 12 для перемещения пучка на величинуравнаосоз 45 ,то сигналы, подаваемые на элементы 11 и 13 линейного перемещения, должны быть меньше, чем сигналы, подаваемые на элементы 16 и 17 линейного перемещения в 1/соз 45 = 1,414 раза.Формула изобретения1. Устройство для измерения параметров перемещения объекта, содержащее источник монохроматического излучения, расположенный по ходу потока излучения светоделитель, предназначенный для деления потока излучения на три пучка, в первом пучке излучения последовательно установлены диафрагма, фотопреобразователь и блок регистрации, подключенный к фотопреобразователю, во втором - опорное зеркало, в третьем - полупрозрачная пластина, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено последовательно установленными по ходу потока излучения между источником монохроматического излучения и светоделителем фокусирующей системой, первым зеркалом с элементом линейного перемещения, вторым зеркалом с элементом линейного перемещения, первое и второе зеркала установлены под углом М к потоку излучения и плоскость падения потока излучения на первое зеркало перпендикулярна плоскости падения потока излучения на второе зеркало, последова1260685 Составитель Е,ГлазковаТехред Л.Олейник едактор Н.Горват ректор О.Луговая аказ 5214/36 Тираж 670ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. Подписи Проектная,риятие, г,Ужгород,тельно установленными за полупрозрачной пластиной и оптически связаннымис ней второй диафрагмой и позиционночувствительным фотоприемником, жесткосвязанным с ней и установленным свозможностью линейного двухкоординатного перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси третьегопучка излучения, и имеющим механизмдвухкоординатного линейного перемещения, двумя дифференциальными усилителями, входы которых подключены к соответствующим выходам позиционно-чувроизводственно-полиграфическое ствительного фотоприемника, а выходы - к элементам линейного перемещения соответственно первого и второгозеркал, двумя усилителями с коэффициентомусиления К = 1/соя, входыкоторых подключены к выходам дифференциальных усилителей, а выходы -к механизму двухкоординатного перемещения позиционно-чувствительного О фотоприемника.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что угол К