Устройство для измерения угловых перемещений объекта

(55 О 01 В 11/2 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССРЫЛ 1 .,ф 3 " :Г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ эобре функциональстройства на ников и вэаимых частей свектурная схема - зависимостьечах интерфетического блоние относится к может быть испол а поворота обьек змерите зовдно д иг. 1 представленаа предложенного упертуры фотоприемоложение вырезаемчка; на фиг, 3 - струго блока; на фиг. 4ия разности хода в плот угла поворота оп нои техник измерения на фи ое рас ового и елью и обретения являет измерения за сч я повышет умуньшеразности интерфероние точностиния нелинедлин оптичесметра. приемно изменен иности изменен ких путей в плеча метра к,(61) 1416864(56) Авторское свидетельство СССРМ 1416864, кл. С 01 В 11/26, 09,86,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения угла поворота объекта, Цельюизобретения является повышение точностиизмерения за счет уменьшения нелинейности изменения разности длин оптическихпутей в плечах интерферометра. Пучок лу.чей от когерентного источника 1 разделяется светоделителем 2 на два пучка, каждыйиз которых проходит через оптический блок,скрепленный с объектом, попадает на концевой отоажатель 4 (или 5), отражается вобратном направлении и образует на выходе светоделителя 2 интерференционнуюкартину. При вращении оптического блока3 длина пути лучей в одном плече интерферометра увеличивается, а в другом плечеуменьшается, при этом интерференционные полосы перемещаются, пересекая фо 5 О 1620828 А 2 топриемник приемного блока 6 и образуя на его выходе последовательность электрических импульсов. Подсчет числа импульсов пропорционального углу поворота обьекта осуществляется с выхода одной из площадок фотоприемника. При пересечении части пучка лучей, вырезаемой апертурой фотоприемника, гранью призмы оптического блока 3 подключается другая площадка фотоприемника, апертура которой сдвинута относительно первой по окружности в направлении вращения оптического блока 3. При смещении пучка с грани призмы вновь подключается первая площадка фотоприемника. Управление переключением каналов приемного блока 6 осуществляется с помощью фотоприемников 7 и 8, расположенных в плечах интерферометра таким 3 образом, что при пересечении пучков лучей гранями призм оптического блока лучи, отраженные от зеркальных фасок, попадают на один из фотоприемников. Скрепление ромбических призм оптического блока под углом к оси вращения так, чтобы биссектрисы углов рабочих входных граней были перпендикулярны оси вращения, обеспечивает минимальную нелинейность изменения разности длин оптических путей в плечах интерферометра. 4 ил.30 40 щении кольцецого оптического блока 3закрепленного нэ объекте, интерференци 55 Устройство содержит (фиг, 1) источник 1 света, двухлучевой интерферометр, содержащий светоделитель 2, оптический кольцевой блок 3, выполненный из набора нечетного числа призм, расположенных радиально, с зеркальными фасками, соединенных так, что поверхности призм расположены наклонно к оси вращения, параллельной оси симметрии интерферометра, концевые отражатели 4 и 5, приемный блок 6. два фотоприемника 7 и 8, для переключения каналов в приемном блоке, выходы которых соединены со входом приемного блока.Приемный блок (фиг, 3) состоит из двухплощадочного 9 и 10 фотоприемника, выходы которого соединены со входами усилителей 11 и 12, выходы которых соединены с входами формирователей 13 и 14, выходы которых соединены со входами счетчиков 15 и 16, а выходы счетчиков соединены со входом сумматора 17.Выходы фотоприемников 7 и 8 соединены с входом усилителя 18, выход которого соединен с входом формирователя 19 управляющих сигналов, выход которого соединен с входом. счетчика 16 второго канала и через инвертор 20 - с вторым входом счетчика 15 первого канала, второй выход которого с а-го разряда соединен с вторым входом счетчика 16 и через инвертор 20 - с вторым входом счетчика 15, выход сумматора 17 соединен с входом дешифратора 21,выход последнего соединен с входом блока 22 индикации.Устройство работает следующим образом,Свет от источника 1 (фиг, 1) падает на светоделитель 2 и разделяется на два пучка, каждый из которых падает на оптический блок 3, проходит через него и падает на концевой отражатель 4 (или 5), установленный перпендикулярна лучам, отражается от него и возвращается по тому же пути до светоделителя 2, после чего пучки совмещаются, образуя интерференционную картину на фоточувствительных площадках фотоприемника приемного блока 6, При враонная картина перемещается и считывается апертурой фотоприемника (фиг. 3) 11 канала. Апертуры фотоприемников (фиг, 2) расположены симметрично относительно оси светового пучка, где- часть пучка, попадающая в апертуры фотоприемников 7 и 8, аи- части пучка, попадающие в апертуры фотоприемников 9, 10 приемного блока 6, Части пучкаиканалов могут находиться на разных поверхностях, а средняя часть 5 10 15 20 25 пучка- на поверхности зеркальной фаски. Отраженная часть пучкаот фаски попадает на фотоприемник 7, который переключает каналы в приемном блоке, отключает второй канали включает первый , после отсчета заданного числа полос приемным блоком 6 каналом 1, соответствующих углу поворота оптического блока, при котором весь световой диаметр луча находился на одной поверхности. Затем каналы переключаются обратно. В случае перехода луча с поверхности одной призмы на поверхность другой призмы соответственно сигнал переключения поступает с противоположного фотоприемника 10, на который попадает часть отраженного луча от другой зеркальной фаски, операция переключения каналов повторяется, Сигналы с фотоприемника 9 и 10 поступают в усилители 11 и 12, в формирователи 13 и 14, в счетчики 15 и 16, при атеем работают сначала второй канал, т.е счетчик 16 отключен, а счетчик 15 включен, При попадении света частипучка от зеркальной фаски на одном из фотоприемников 7 или 8 появляется сигнал, который усиливается усилителем 18, поступает в формирователь 19, который формирует сигнал управления сче чиками, поступающий на реверсивный вход счетчика 16, и отключает его, в этот момент сигнал поступает также через инвертор 20 на реверсивный вход счетчика 15 и включает его, При отсвете заданного числа интерференционных полос в в-ом разряде в счетчике 15 появляется "1", т,е, сигнал, который отключает через инвертор 20 этот же счетчик 15 и включается счет. чик 16 и так при переходе пучков с одних поверхностей на другие, операция повторяется. Информация со счетчиков 15 и 16 поступает в сумматор 17, который осуществляет операцию сложения, затем поступает в дешифратор 21, из которого поступает в блок индикации 22.На фиг, 4 представлена зависимость изменения разности хода в плечах интерферометра от угла поворота оптического блока, кривая А - для случая,. когда биссектриса угла рабочих входных граней при оси вращения перпендикулярна этой оси (для пяти ромбических приам), кривая Б - для случая, когда биссектриса угла рабочих входных граней при оси вращения расположена под произвольным углом к этой оси для пяти ромбических призм), кривая В - для случая, когда вместо ромбических призм используется плоскопарэллельная пластина, установленная под углом к оси вращения, причем разность хода изменяется по закону косинуса. Предложенное устройство (кривая А) имеет меньшую нелинейность по1620828 2 сравнению с прототипом (кривая Б), так как кривая А находится на более линейной зоне косинусоиды В; что приводит к повышению точности контроля.Формула изобретения Устройство для измерения угловых перемещейий объекта по эвт.св. М 1416864,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, ромбические призмы оптического блока установлены под углом к оси вращения так, чтобы 5 биссектрисы углов рабочих входных гранейпри оси вращения были перпендикулярны ЭТОЙ ОСИ.1620828рад)Составитель А.Заболотскии Редактор Н.Горват Техред М.Моргентал, Корректор Т.Мале Заказ 4237 ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва,Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10