Оптический дефлектор

СОЮЗ СО ВЕТССОЦИАЛИСТИЧЕРЕСПУБЛИК 17393. Сагайда ч.вским кое раи о 54) ОПТИЧЕСКИЙ ДЕФЛ Е КТО Р57) Изобретение относится к устля отклонения светового луча и мспользовано для измерений ге оиствам жет быть етричеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ских размеров изделий в промышленности. В .оптическом дефлекторе биморфный элемент 3 выполнен из произвольного четного числа пар пластин 4, 5; изготовленных из магнитострикционных материалов разного знака, при этом пары соединены между собой торцами в одной точке, являющейся центром симметрии, содержит отражатель 6 и установлен на упругом элементе 2, закрепленном на основании 1, выполненном из ферромагнитного материала в виде статора, . имеющего число пар полюсов, равное числу пар пластин; причем каждый полюс расположен возле соответствующей.ему пары с малым зазором, а средство возбуждения выполнено в виде обмотки возбуждения. соединенной с генератором питающего напряжения, 2 ил.3Изобретение относится к устройствам для отклонения светового луча и может быть использовано для измерения геометрических размеров изделий в промышленности.Известно устройство для отклонения светового луча, состоящее из биметаллического магнитострикционного элемента, установленного на основании и имеющего зеркальную поверхность, а также расположенную вокруг него обмотку.Недостатками данного устройства являются низкие динамические характеристики, обусловленные тем, что биметаллический магнитострикционный элемент при работе устройства изгибается и, следовательно, материал, из которого он изготовлен, должен выбираться по двумя критериям - динамической прочности и величине магнитострикции, которые не всегда совместимы, низкая частота напряжения, питающего обмотку, равная величине собственной частоты колебаний биметаллического элемента, и, следовательно, большие габаритные размеры генератора питающего напряжения, так как габариты частотозадающих элементов (емкостей, индуктивностей, кварцевых резонаторов) обратно пропорциональны задаваемой ими частоте;Известен также пассивно-активный пьезоэлектрический дефлектор, состоящий из пьезоэлектрического биморфного элемента, установленного на основании и имеющего на свободном конце пластину иэ материала, не обладающего пьезоэлектрическим эффектом (металл, диэлектрик), содержащую отражающий элемент,Недостатками данного дефлектора являются низкая частота напряжения, питающего биморфный элемент, которая равна собственной частоте колебаний дефлектора, и, следовательно, большие габариты частотозадающих элементов интегратора питающего напряжения, невозможность подстройки резонанса путем изменения собственной частоты дефлектора посредст. вом изменения длины биморфного элемента опусканием или выдвижением его над основанием, так как собственная частота дефлектора на низкочастотных гармониках Задается длиной пластины, установленной на свободном конце биморфного элемента, и в процессе работы дефлектора нельзя изменить длину этой пластины относительно биморфного элемента, так как невозможно поместить на конце биморфного элемента регулировочного устройства для этой цели,Цель изобретения - повышение динамических характеристик. увеличение срокаслужбы, расширение технологических возможностей.Поставленная цель достигается тем, что в оптическом дефлекторе, содержащем установленные нэ основании упругий эле-. мент. биморфный элемент, отражатель и средство возбуждения, соединенное с генератором питающего напряжения, биморфный элемент выполнен в виде четного . числа пластин одинакового размера из маг- нитострикционных материалов разного знака, соединенных между собой по плоскостям с чередованием знакапластин от одного биморфного элемента к другому, пары пластин соединены между собой торцами, с которыми связан отражатель, биморфные 5 10 ном из ферромагнитного материала в виде статора с числом пар полюсов, равным числу пар пластин, размещенных против соот 20 25 ветствующих им пар пластин с зазором, а средство возбуждения выполнено в виде обмотки возбуждения,Закрепляя биморфн ый элемент на упругом элементе, а упругий элемент устанавли- вая в основании и подбирая жесткость упругого элемента меньше жесткости биморфного элемента получаем перемещение отражателя за счет деформаций упругого элемента, что позволяет повысить динамические характеристики дефлектора и срок 30 службы за счет подбора материала упругого элемента по динамической прочности. а материала биморфного элемента по величине магнитострикции.Выполняя биморфный элемент в виде произвольного четного числа пар пластин из магнитострикционных материалов разного знака так, что пары пластин соединены друг с другом торцами и к торцу каждой пластины одной пары присоединяется торец пластины с мэгнитострикцией противоположного знака другой пары, лежащей в одной плоскости с первой парой, и закрепляя на нем отражатель, а его сэмого на упругом элементе, который .закреплен в основании, получаем систему колебаний с двумя степенями свободы. Одна степень свободы представлена биморфным элементом, который можно рассматривать как ком бинацию балок со .свободными концами,другую степень свободы представляет упругий.элемент, который можно рассматривать как стержень, испытывающий крутильное колебание, с грузом на одном конце и жестко закрепленный в другом конце, При подборе геометрических размеров биморфного элемента так, чтобы собственная частота его была на два порядка выше собственной частоты упругого элемента, получаем возможность возбуждать колебания дефлекто 15 элементы установлены на упругом элементе, закрепленном на основании, выполненра с частотой, равной собственной частоте 1 и биморфном элементе 3, При этом пластиупругогоэлемента,спомощьюпеременного ны 4 биморфного элемента 3, обладающие магнитного поля с частотой, равной собст- положительной магнитострикцией, удлинявеннойчастоте биморфногоэлемента, кото- ются, а пластины 5, обладающие отрицарая подбирается на два порядка выше. 5 тельной магнитострикцией, укорачиваются,Таким образом, частота генератора пи- и на свободных концах пар пластин бимортающего напряжения, подключаемого к об- фного элемента 3 появляются крутящие момоткам возбуждения, может быть на два менты Мр (фиг. 2) относительно точки порядка выше частоты механических коле- соединения торцов пар пластин, Так как к баний, которые она возбуждает в дефлекто. торцу каждой пластины одной пары присоре, значит снижаются габариты указанного единяется. пластина, обладающая противо- генератора и расширяются технологиче- положным знаком магнитострикции другой ские возможности дефлектора, пары, лежащей в одной плоскости с первой,Закрепление биморфного элемента на. то моменты Мкр всех четырех пар пластин упругом элементе с закреплением послед направлены воднусторону(вданном случае него в основании позволяет осуществлять по часовой стрелке) и складываются, вызыподстройку резонанса путем выдвижения вая закручивание упругого элемента 2. При или опускания упругого элемента над осно- подаче переменного напряжения к обмотванием с помощью простого регулировоч- кам 7 пары пластин биморфного элемента 3 ного устройства, например винта, что 20 испытывают изгибные колебания, а упругий обеспечивает расширение технологических элемент 2 - крутильные, При подборе часто- воэможностей дефлектора, ты питающего напряжения, равной одной изВ качестве материала для изготовления собственных частот колебательной системы биморфного элемента может также исполь- биморфный элемент. 3 - упругий элемент 2, зоваться пьезокерамика. 25 происходит резонанс и амплитуда колебаНа фиг. 1 представлена конструкция оп- ний отражателя б резко возрастает, причем тического дефлектора; на фиг,2 - тоже, вид собственные колебания упругого элемента сверху. 2 могут быть получены с помощью переменДефлектор содержит основание 1, вы- ного питающего напряжения, имеющего чаполненное иэ ферромагнитного материала, 30 стоту, равную собственной частоте На основании 1 установлен упругий эле- биморфного элемента 3, которая может мент 2, на котором закреплен биморфный бытьвышенанесколькопорядковсобственэлемент 3, состоящий из четырех пар пла- ной частоты упругого элемента 2 при соотстин 4 и 5, соединенных между собой пло- ветствующем подборе геометрических скостями, причем пары пластин 4 и 5 35 размеров указанных элементов,соединены между собой торцами в одной Предлагаемая конструкция оптического . точке, являющейся для них центром сим- дефлектора позволяет повысить динамичеметрии, так, чтобы к торцу пластины. одной ские характеристики, увеличить срок служпары, например 4, присоединялся торец бы, снизить габариты генератора пластины 5,обладающей магнитострикцией 40,питающего напряжения, осуществить подпротивоположного знака другой пары, ле- стройку резонанса во время работы.жащей с первой в одной плоскости, Основа- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ние выполнено в виде статора, имеющего Оптический дефлектор, содержащий ус.число полюсов, равное числу пар пластин 4 тановленные на основании упругий элеи 5 биморфного элемента 3, причем число 45 мент, биморфный элемент, отражатель и пар пластин 4 и 5 должно быть четным (в средство возбуждения, соединенное с гене- данном случае равно четырем). ратором питающего напряжения, о т л и ч аБиморфный элемент 3 устанавливается ю щ и й с я тем, что, с целью повышения на упругом элементе 2 в точке, соединяю-динамических характеристик, увеличения щей торцы пар пластин, и содержит отража срока службы, расширения технологических тель б, обмотки 7 возбуждения намотаны на возможностей, биморфный элемент выполосновании 1 и соединяются с генераторомнен в виде четного числа пар пластин,одипитающего напряжения(не показан) парал- накового размера из магнитострикционных лельно либо последовательно. материалов разного знака, соединенныхДефлектор работает следующим обра между собой по плоскостям с чередованием зом. знака пластин от одного биморфного элеПри подаче питающего напряжения от мента к другому, пары пластин соединены генераторанаобмотки 7 возбуждения,про- между собой торцами, с которыми связан текающий в них электрический ток вызыва- отражатель, биморфные элементы установет появление магнитйого поля в основании лены на упругом элементе, закрепленном на1739345 Составитель В,ТырсаТехред М.Моргентал Корректор С.Черн едактор И.Горная Заказ 2002 Тираж Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул, Гагарина, 10 основании, выполненном из ферромагнит- против соответствующих им пар пластин с ного материала в виде статора с числом полю- зазором, а средство возбуждения выполнесов, равным числу пар пластин, размещенных но в виде обмотки возбуждения,