Интерферометрический измеритель перемещений

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН вЯОав 1 355 51)4 С 01 К 33 СР 1 ПГРп 1113 ". . .1 ЬИЗЯ.Р.",: н 4 А ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕПЬСТВУ К АВТОРСКОМУ ис. 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение может быть использовано в устройствах для измеренияи контроля линейных и угловых перемещений рабочих органов в прецизионных металлургических станках, сканирующих приборах, а также для созданиясистем автоматического управления механическими объектами высокой точности. Цель изобретения - повышениенадежности - достигается тем, чтоблок деления периода интерференциивыполнен в виде 2 р-полюсной двухфазной распределительной обмотки и датчиков 12 Холла, расположенных в воздушном зазоре между двумя магнитопроводами. Сущность изобретения заключается в формировании в зазоре между магнитопроводами вращающегося магнитного поля и преобразовании его при помощи датчиков 12 Холла, распределенных по окружности зазора, в сдвинутые по фазе переменные электрические сигналы, На чертеже также показаны внутренний 10 и внешний 11 концентрические тороидальные сердечники из магнитомягкого материала, двухполюсные распределенные обмотки 13 и 14, магнитные оси 15 и 16, про- с странственно смещенные на угол 90 Выводы 17 и 18 обмоток 13 и 14 подключены к соответствующим усилителям мощности, а выходы 19 датчиков Хол- ( ла - к усилителям-формирователям счетных импульсов (показаны на схеме, приведенной в описании изобретения). 2 з.п, ф-лы, 3 ил, емлиСАР40 50 55 Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к интерферометрическим измерителям, преднаэначенным.для измерения и контроля линейных и угловых перемещений рабочих органов в прецизионных металлорежущих станках, сканирующих приборах, измерительных приборах, а также для создания систем автоматического управления механическими объектами высокой точности.Цель изобретения - повышение надежности.Сущность изобретения заключается в формировании в зазоре между магнитопроводами блока деления периода интерференции вращающегося магнитного поля и преобразовании его при помощи датчиков Холла, распределенных по окружности зазора, в сдвинутые по фазе переменные электрические сигналы.На Фиг.1 изображена функциональная схема интерферометрического измерителя перемещений; на Фиг.2 - схема блока деления периода интерференции, на Фиг,З - то же, вариант исполнения.Интерферометрический измеритель перемещений (фиг.1) содержит интерферометр 1 сотражателями, закрепленными на рабочем органе 2, два фотоприемника (фотодиода) 3 и 4, пространственно сдвинутые в плоскости интерференционной картины друг относительно друга на четверть периода интерференции, соединенные через усилители 5 и б мощности с блоком 7 деления периода интерференции, и последовательно соединенные с блоком 7 усилитель-формирователь 8 счетных импульсов и логический анализатор 9.Блок 7 деления периода интерференции (Фиг.2) содержит внутренний 10 и внешний 11 концентрические тороидальные сердечники из магнитомягкого материала, датчики 12 Холла, расположенные равномерно по окружности кольцевого зазора между сердечниками 10 и 11, и две двухполюсные распределенные обмотки 13 и 14, расголоженные таким образом, что их магнитные оси 15 и 16 пространственно смещены на угол в . Плотность намотки витков2"обмоток в зазоре подчиняется закону косинуса. Выводы 17 и 18 обмоток 13 и 14 подключены к выходам соответствующих усилителей мощности 5 и б, а выходы 19 датчиков 12 Холла под 10 15 20 30 35 ключены к входам усилителя-формирователя 8 счетных импульсов.Согласно варианту выполнения блока 7 деления периода. интерференции (фиг,З) магнитопроводы представляют собой параллельные друг другу плоские кольца 20 и 21, а датчики 12 Холла и распределенная двухфазная (4-полюсная) обмотка 23 расположены по окружности плоского зазора между кольцами 20 и 21.Принцип работы интерферометрических измерителей по обоим вариантам одинаков,Измеритель работает следующим образом.При перемещении рабочего органа 2 интерферометр 1 создает на входах фотоприемников 3 и 4 движущиеся полосы интерференции. Поскольку Фотоприемники 3 и 4 пространственно смещены друг относительно друга на четверть периода интерференции, на их выходах образуются сигналы, содержащие переменные составляющие, сдвинутые поЛфазе на угол в , Усилители 5 и б мощ 2ности усиливают и преобразуют переменные составляющие этих сигналов в пропорциональные величины токов, которые поступают соответственно в обмотки 13 и 14 блока 7 деления периода интерференции (фиг.2).Вследствие того, что протекающие по обмоткам 13 и 14 токи сдвинуты по Уфазе на угол - а магнитные оси обмоток перпендикулярны, в зазоре между сердечниками 10 и 11 образуется вращающееся магнитное поле, Частота и направление вращения вектора магнитного поля определяются частотой и направлением движения полос в поле интерференционной картины. При этом на выходах 19 датчика 12 Холла возникают переменные ЗДС, сдвинутые по фазе друг относительно друга.Период ЭДС равен периоду вращения вектора магнитного поля, величина фазового сдвига определяется шагом расположения датчика 12 Холла вдоль окружности кольцевого зазора, а знак фазового сдвига - направлением вращения поля.Сигналы с выходов 19 датчиков 12 Холла поступают на входы усилителя- формирователя 8 счетных импульсов, где вырабатываются счетные импульсы3 1355953 всякий раз, когда какой-либо из сиг- б налов принимает нулевое значение. вСчетные импульсы в логическом ана- с лизаторе подсчитываются, направление н счета определяется знаком фазового 5 и сдвига сигналов на выходе датчиков , у Холла. Результат подсчета преобразу- д етсяв сигнал, предназначенный дляР управления перемещением рабочего ор- к гана 2 и для регистрации. 10 сТаким образом, если в зазоре между к сердечниками 10 и 1.1 расположено Ю датчиков 12 Холла, то счетчик, входящий в состав логического анализасЯ 5У.тора 9 подсчитает И - в общем слуРчае) счетных импульсов при перемещении рабочего органа на величину, определяющую период интерференционной картины, т.е, управление рабочим ор ганом и регистрация сигнала перемещения осуществляются с дискретностью 1Я М( для общего случая) периода интерференции, 25Обмотки 13 и 14 могут быть намотаны на сердечники 10 и 11 соответственно. 5 ЙЙНОВ. Фиг. ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 30 1, Интерферометрический измерительперемещений, содержащий интерферометрс отражателями, закрепленными на раочем органе, два фотоприемника на ыходе интерферометра, расположенныепространственным смещением друг отосительно друга на четверть периода нтерференции и через соответствующие силители мощности соединенные с вхоами блока деления периода.интерфеенции, выходы которого подключенывходам усилителя-формирователя. четных импульсов, своим выходом подлюченного к входу логического анализатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежноти, блок деления периода интерференции выполнен в виде 2 р-полюсной двухфазной распределеннойобмотки и Ю датчиков Холла, расположенных в воздушйом зазоре между двумя магнитопроводами, выходы датчиков Холла подключены к входам усилителя-формирователя счетных импульсов, а фазы 2 рполюсной распределенной обмотки подключены к выходам соответствующих фотоприемников.2. Измеритель перемещений по п.1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, магнитопроводы выполнены в виде соосных цилиндров или тороидов расположенных с радиальным зазором,3. Измеритель перемещений по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что магнитопроводы выполнены в виде.дисков или колец, расположенных с осе-. вым зазором.1355953 Составитель Л. УстинТехред А.Кравчук орректор И.Муска ор Л.,Веселовская Заказ 579 1/ч 1 дписное Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 730 НИИПИ Государственного по делам изобретений и 35, Москва, Ж, Раушс митета СССРткрытийя наб., д. 4/5