Способ измерения угла отклонения от перпендикулярности торца трубки к оси ее внутреннего канала

,ь о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Патент США Иф 3708231,кл. 356-152,1971.2Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3321439/28;кл. С 01 В 11/26, 1981 (прототип).(54) (57) СПОСОБ И 311 ЕРЕ 11 ИЯ У 1 ЛАОТКЛОНЕНИЯ ОТ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОСТ 1ТОРЦА ТРУБИ К ОСИ ЕЕ ВНУТРЕННЕГОКАНЛЛА, заключающийся в том, чтоиспользуют лазер и два отражателя,один из которых - плоское зеркало,юстируют трубку и отражатель по лучу лазера до получения симметричнойди 4 ракционной картины, прижимаютплоское зеркало к контролируемому торцу и определяют угол, о т л и - ,ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, используют в качестве другого отражателя также плоское зеркало, послее юстировки трубки размещают плоские зеркала на расстоянии от каждого из торцов трубки соответственно, юстируют их до получения симметричных дифракционных картин, юстируют их по максимуму мощности сигнала, мн гократно повторяют юстировку зеркал и трубки до получения предельной величины максимальной мощности сигнала, поочередно разъюстируют зеркала и снимают характеристики зависимости сигнала от угла разъюстировки зеркал прижимают соответственно зеркало к контролируемому торцу, а искомый угол определяют по величине уменьше-. ния сигнала.ЕщКздп2 Я 40 где Е - расстояние между зеркалами;.К " радиус кривизны сферическогозеркала;И - число проходов луча между 45зеркалами.Расстояние между крайними пятнами несет информацию об отклонении от перпендикулярности торца относительно внутреннего канала и равно 50х 221 ь 2 (6,гдето- угол отклонения торца от перпендикулярности относительно канала 121Недостатком способа является невысокая точность измерения обусловленная значительной погрешностью выставления трубки сососно и сферического Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании устройств и методов контроля угла отклонения от перпендикулярности торца трубки к оси ее 5 внутреннего канала, например, торцов лазерных трубок относительно оси ее разрядного канала.Известен способ измерения угла, заключающийся в выставленж перпендикулярно к лучу лазера первого плоского зеркала, второго зеркала, связанноГо с контролируемым объектом, направлении излучения, отраженного от второго зеркала и частично прошедшего 15 через первое зеркало на,систему фотоприемников ЯЙедостатком способа является невысокая точность измерения.Наиболее близким к изобретению по 2 О технической сущности является способ измерения угла отклонения от перпендикулярности торца трубки к оси ее внутреннего канала, заключающийся в том, что используют лазер и 25 два отражателя, один из которых - плоское зеркало, юстируют трубку и отражатель по лучу лазера до получения симметричной дифракционной картины, прижимают плоское зеркало к ЗО контролируемому торцу и определяют искомый угол. В качестве второго отражателя используют сферическое зеркало.Искомый угол определяют по рас 35 стоянию между крайними пятнами лазер. ного излучения на экране, Причем расстояние между зеркалами определяется соотношением зеркала нормально относительно излучения лазера.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения угла отклонения от перпендикулярности торца трубки к оси ее вну 1 реннего канала, заключающемуся в том, что используют лазер и два отражателя, один из которых - плоское зеркало, юстируют трубку и отражатель по д. лучу лазера до получения симметричной дифракционной картины, прижимают плоское зеркало к контролируемому торцу и определяют искомый угол, используют в качестве другого отражателя также плоское зеркало, после юстировки трубки размещают плоские зеркала на расстоянии от каждого кз торцов трубки соответственно, юстируют их до получения симметричных дифракционных картин, юстируют их по максимуму мощности сигнала, многократно повторяют юстировку зеркал и трубки до получения предельной величины максимальной мощности сигнала, поочередно разъюстируют зеркала и снимают характеристики зависимости сигнала от угла разъюстировки зеркал, прижимают соответственно зеркало к контролируемому торцу, а искомый угол определяют по величине уменьшения сигнала.На чертеже изображена принципиальная схема устройства, реализующего способ измерения угла отклонения от перпендикулярности торца трубки к осн ее внутреннего канала.Устройство содержит лазерс перестраиваемой частотой генерации, оптическую систему, состоящую из полироида 2 и четвертьволновой пластины 3, полупрозрачные зеркала 4 " 8, установленные под углом 45 к лазерному пучку, диафрагму 9, фотоприемник 10,. подключенный к блоку 11 регистрации, плоские зеркала 12 и 3 с высоким коэффициентом отражения (-983) , юстировочные головки 14 и 15, автоколлиматоры 16 й 7 (типа АКТ"1000), четырехсекторные фото- диоды 18 и 9 (типа фДКП), соединенные через дифференциальныеусилители 20 и 21 с индикаторами 22 и 23, линзы 24 и 25, оптически связанные с экранами 26 и 27 наблюдения, зеркало 28 с высоким коэффициентом отражения и индикаторы 29 и 30,Способ осуществляется следующим образом.3 1087Юстируют разрядную трубку 31 по лучу лазера 1 до получения симмет-, ричной дифракционной картины на экране 27. На пути луча на небольшом расстоянии (1-3 мм) от торца трубки 31 устанавливают зеркало 13 и юстируют его таким образом, чтобы отраженное от него излучение было направлено в центр диафрагмы 9, а на экране 26 наблюдалась дифракцион- О ная картина в виде концентричных колец, Затем на пути луча устанавливают плоское зеркало 12 июстируют его до получения симметричной диф ракционной картины на экране 26. 5 Подъюстируют более точно зеркала 12 и 13 ло сигналу, выделяемому фотоприемником. 10 и контролируемому блоком 11 регистрации. Юстировку зеркал 12 и.13 прекращают в момент полу-. ро чения максимальной амплитуды сигнала, соответствующей максимальному прохождению интенсивности излучения через резонатор, образованный зеркалами 12 и 13. Подъюстируют более И точно трубку 31, добиваясь увеличения амплитуды сигнала. Затем снова подъюстируют зеркала 12 и 13 с целью дополнительного увеличения амплитуды сигнала. После этого подъюстируют трубку 31, добиваясь еще большего увеличения максимума ампдитуды сигнала. Поочередную подъюстировку трубки 31 и зеркал 12 и 13 за-. канчивают в момент, когда после очередного цикла юстировки ранее за 35 фиксированная максимальная амплитуда сигнала не возрастает. После вы.полнения юстировки фиксируют начальное пространственное положение зер, 40 кала 13, например, с помощью авто" коллиматора 17, и юстировочной головкой 15 разъюстируют зеркало 13 в горизонтальной или вертикальной плоскости, снимая при этом градуированную зависимость изменения ампли 45 туды сигнала от угла наклона зеркала 13. Угол наклона зеркала 3 измеряют автоколлиматором 17, шкалу которого устанавливают в плоскости разъюстировки. Затем зеркало 13 снимают с юстировочной головки 15, при" жимают к соответствующему торцу трубки 31 и регистрируют амплитуду сигнала с помощью градуировочной зависимости определяют угол наклона торца в любой произвольной плоскости, так как для разрядного канала с поперечным сечением в виде круга и плос 772 4ких (либо сферичесиких) вследствие круговой симметрии, изменение потерь нри разъюстировке одного из зеркал,не зависит от направления разъюстировки. После этого зеркало 13 устанавливают в юстировочную головку 15 и возвращают в первоначальное съюстированное положение до получения максимума сигнала. Аналогичным образом измеряют угол наклона поверхности второго торца трубки 31 со стороны зеркала 12. Вместо автоколлнматора 17 для определения угла наклона зеркал 12 и 13 при снятии градунровочной зависимости могут быть использованы контактные механические угломерные устройства, выполненные например, на основе индикаторов 29 и 30 смещения часового типа. Для определения пространственных координат угла наклона поверхности тор ца относительно оси разрядного канала излучение, отраженное от зеркал 12 и 13, направляют с помощйю зеркал 5,6,28 и 8 на четырехсекторные фотодиоды 18 и 19, подключенные через дифференциальные усилители 20 и 2 к индикаторам 22 н 23. Определение координат осуществляют по изменению показаний индикаторов 22 и 23, регистрирующих смещения пучков в съюс, тированном положении зеркал 12 и 13 и и после их прижатиг к торцам трубки 31. При измерении координат автоколиматоры 16 и 17 после снятия градуировочных характеристик смещают относительно осн пучков.Первый этап выставления разрядного канала трубки 31 соосно с лазерным пучком по дифракционной картине распределения интенсивности дает по-. грешность выставления не менее 30", что приводит к аналогичной погрешности измерения угла. С более высокой точностью определить картины практически невозможно. После цикла многократной поочередной подъюстировки трубки 31 и зеркал 12,13 по максимуму интенсивности на выходе резонатора до получения предельной величины амплитуды максимума сигнала погрешность в соосности выставления разрядного канала уменьшается до 2-3". Это обусловлено высокой чувствительностью добротности резонатора . ,к величине дифракционных потерь, вносимых эффективным диаметром разрядного канала, После выставления раз рядного канала по дифракционной картине и первого цикла юстировки зеркал методом максимизации коэффициента пропускания резонатора зеркала выставляются параллельно, но по отношению к лазерному пучку под углом, отли чающимся от нормального, из-за несо-. осности трубки и лазерного пучка. Наличие несоосности, приводящее к ограничению пучка и увелйчению дифрак ционных потерь в резонаторе, приводит к тому, что регистрируемая в съюстированном положении максимальная амплитуда сигнала не будет абсолютно максимальной по величине. Подъюстировка трубки по сигналу при 15 сохранении ранее съюстированного положения зеркал уменьшает дифракционные потери на обрезание пучка из-за улучшения соосности трубки с лазерным пучком (увеличивается эффективный 20 диаметр трубки) и увеличивает амплитуду максимума сигнала. Это достигается тем, что диаметр используемого лазерного пучка, идущего от лазера, выбирается .несколько больше диа"25 метра разрядного канала трубки, Диаметр лазерного пучка задается выбором конфигурации резонатора лазера 1, диаметром диафрагмы 9 и расстоянием до контролируемой трубки 31. Зо После цикла подьюстировки трубки 31 зеркал 12 и 13 по сигналу уменьшается величина несоосности выставления разрядного канала и повышается точность нормального выставления зеркалро отношению к опорному пучку вспомогательного лазера. Это увеличивает точность измерения угла наклонаповерхности торца трубки относительно оси разрядного канала,Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения малых углов, например, перпендику-. лярности торцов лазерной трубки относительно оси разрядного канала.Применение способа позволяет осуществлять измерение угла наклона торцов несущей капиллярной трубки относительно оси разрядного канала при изготовлении излучателя двух- частотного лазера. При сборке излучателя зеркала принимают непосредственно к торцам трубки. 10 стировка зеркал не производится и обеспечивается только эа счет точности изготовления торцов относительно оси разрядного канала, чем достигается высокая стабильность и надежность работы излучателя. Погрешность неперпендикулярности торцов относительно оси разрядного канала не должна превышать 2-3". С помощью предлагаемого способа выполняется контроль угла в процессе шлифовки и доводки наклона торцов до требуемой величины.акаэ 2639/34Тирак 587 . Подйисно аа ШВ 087772 еатф, г.Уагород, уа.Проектная,