SU1035419A1 - Оптико-электронное устройство дл измерени линейных перемещений - Google Patents

Description

I Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполь зовано дл  измерени  смещений контролируемых объектов, в частности дл  измерени  угловых колебаний, на пример при виброиспытани х изделий. Известно оптико-электронное уст ройство дл  измерени  линейных разм ров деталейJ содержащее интерфероMetp с кареткой, интерференционный модул тор с источником модулирующих колебаний, дополнительную светоде-. лительную пластину, две целевые диафрагмы , два фотоэлектрических преобразовател , два усилител  переменного тока, два фазовых демодул тора , реверсивный счетчик и интерпол тор интерференционной полосы Г1 . Недостаток устройства использование двух каналов обработки сигнала , что обусловливает высокие требовани  к настройке и приводит к понижению точности измерени , а такж усложн ет измерение угловых колебаНИИ объекта. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  оп тико-электронное устройство дл  измерени  линейных перемещений, содержащее оптическую систему дл  фор мировани  интерференционных или муаровых полос, дискретный фотопреобразователь , оптически св занный с системой формировани  интерференционных или муаровых полос, последо вательно соединенные блок формирователей , подключенный к дискретному фотопреобразователю блок счета и блок индикации 2, Недостаток известного устройства сложность измерени  угловых колебаний объекта, обусловленна  тем, что при наличии угловых смещений об екта происходит расхождение опорного и сигнального пучков на выходе системы дл  формировани  интерференционных полос, например, интер ферометра на угол, равный углу поворота объекта. Это приводит к изме нению пространственной частоты следовани  интерференционных или муаро БЫК полос 5 что ведет к попаданию на светочувствительный слой дискретного фотопреобразовател  не одной , а нескольких инртерференциониых или муаровых полос, ширина которых может измен тьс  и усложн ет их счет. э Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  измерени  угловых смеще Указанна  цель достигаетс  тем, что в оптико-электронном устройстве дл  измерени  линейных перемещений , содержащем оптическую систе--му дл  формировани  интерференционных или муаровых полос, дискретный фотопреобразователь, оптически св занный с системой формировани  интерференционных или муаровых полос, последовательно соединенные блок формирователей , подключенный к дискретному фотопреобразователю, блсэк счета и блок индикации, блок формирователей выполнен с двум  выходами и состоит из усилительного узла коммутатора и элемента И, соединенных последовательно генератора тактовых импульсов и узла управлени , выходы усилительного узла и основные выходы узла управлени  соединены с коммутатором, выход которого соединен с первым входом элемента И и входом узла управлени , первый дополнительный выход которого соединен с вторым входом элемента И, а второй  вл етс  вторым выходом блока формирователей и соединен с вторым входом блока счета, выход генератора тактовых .«импульсов соединен с третьим входом элемента И, выход которого  вл етс  первым выходом блока формирователей и подключен к первому входу блока счета. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из оптической системы 1 дл  формировани  интерференционных или муаровых полос 5 соединенных последовательно, дискретного фотопреобразовател  2, блока 3 формирователей, блока k счета и блока 5 индикации. Блок формирователей выполнен в виде соединенных последовательно усилительного узла 6, коммутатора 7 и элемента 8 И, генератора 9 тактовых импульсов и узла 10 управлени , соединенного с ним. Устройство работает следующим образом . Дискретный фотопреобразователь 2 служит дл  преобразовани  оптического сигнала в электрический и содержит систему параллельных электрически изолированных фотоприемНИКОВ , причем ширина одного светочув ствительного сло  их выбрана меньше ширины интерференционной или муаровой полосы при .максимальной частоте Их следовани . При наличии угловых смещений объекта-происходит расхождение опорного и сигнального пучков на выходе оптической системы 1 формировани  Интерференционных или муаровых полос на угол, равный углу поворота объекта. Расхождение пучков приводит к изменению ширины интерференционных или муаровых полос на величину, равную 2Bini где Ъ - ширина одной интерференционной или муаровой полосы; Л - длина волны источника монохроматического излучени ; i - угол межд-у опорным и сигналь ным пучком. Фиксиру  значение ширины интерференционных или муаровых полос, попадающих на дискретный фотопреобразователь ., можно однозначно определить угловые колебани  объекта: , R X-. 1 где д - угол отклонени  поверхности контролируемого объекта от вертикальной плоскости, нормальной к падающему на нее пучку; радиус окружности, создаваемой с выхода монохроматичес кого излучател ; рассто ние от контролируемо объекта до плоскости, на которой сход тс  опытный и сиг нальный пучок. Кроме того, угловые колебани  поверхности контролируемого объекта происход т в одной, например, вертикальной плоскости,-в исходном состо  нии, когда плоскость контролируемого объекта нормальна, к падающему на нее пучку, с выхода монохроматического излучател  выдел ютс  из интерференционной картины две полосы (с максимальной и минимальной освещенностью ) , которые проектируютс  на приемную часть дискретного фотопреобразовател  2, ширина которого равна ширине выделени  полос. При нормальных смещени х объекта происходит перемещение границы раздела двух интерференционных полос по светочувствительной поверхности дискретного фотопреобразовател  2, при этом ширина ин терференционных полос остаетс  неизменной. В случае, если контролируемый объект имеет угловые колебани  своей поверхности, то измен етс  пространственна  частота следовани  интерференционных полос , т.е. измен етс  их ширина. С выхода дискретного фотопреобразовател  2 снимаютс  электрические сигналы , которые подаютс  на вход усилительного узла 6, с выхода которого снимаетс  или О или 1 в зависимости от того; кака  полоса в данный момент находитс  на светочувствительной поверхности фотоприемника дискретного фотопреобразовател  2, Усилительный узел 6 при этом может состо ть, например, из усилителей аналоговых сигналов и компараторов с заданным порогом срабатывани . Генератор 9 тактовых импульсов формирует на выходе последователь.- ность пр моугольных импульсов, которые поочередно через удел 10 управлени  и коммутатор J, опрашивают состо ние фотоприемников дискретного фотопреобразовател  2, На выходе коммутатора 7 формируетс  последовательность импульсов, ширина которых определ ет ширину интерференционных или муаровых полос, проектируемых на дискретный фотопреобразователь 2. Импульсы с выхода коммутатора 7 поступают на первый вход элемента 8 И, и в момент перехода их из состо ни  О в состо ние 1 идет разрешение по первому входу элемента 8 И, что дает возможность прохода импульсов с генератора 9 тактовых импульсов через элемент 8 И на вход блока счета. В момент, когда импульс с выхода коммутатора 7 переходит из состо ни  1 в состо ние О, через узел ТО управлени  формируетс  импульс запрета, который подаетс  на второй вход элемента 8 И, и тем самым, блокирует прохождение импульсов с выхода генератора 9 тактовых импульсов на вход блока k счета, пока не закончитс  опрос всех фотоприемников дискретного фотопреобразовател  2 в данном периоде опроса. По окончании каждого цикла опроса с второго дополнительного выхода узла 10 управлеS10

ни  формируетс  короткий импульс который поступает на блок i счета, и. информаци  с блока А счета заноситс  в блок 5 инййкации. Узел 10 упраэлений формирует также в конце .каждого цикла опроса импульс разрешени , идущий на второй вход элемента 8 И.

Частота импульсов с выхода генератора 9 тактовых импульсов выбира етс  не меньше удвоенной максимальной частоты следовани  интерФеренциOHhbix или муаровых полос, а ширина одного светочувствительного сло  фотогфиемника дискретного фштопреобраэовател  2 должна быть не больше самой узкой интерференционной или муаровой полосы, получаемой при угловых колебани х объекта. При 3TOjM величина угла, на который смещаетс  объект 5 относительно своей вер19 ,Ь

тикальной плоскости, может быть определена из выражени 

arcsi п

IT-K

в где 0 - угол, на который смещаетс 

объект;

7 - длина волны источника монохроматического излучени ; Т - период следовани  импульсов .с выхода генератора тактовых импульсов;

k число импульсов, зарегистрированных блоком индикации. Таким образом, за счет предлагаемого выполнени  блока формировате лей, обеспечиваетс  возможность измерени  угловых отклонений исследуемого объекта.

Claims (1)

1. ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее оптическую систему для формирования интерференционных или муаровых полос, дискретный фотопреобразователь, оптически связанный с системой формирования интерференционных или муаровых полос, последовательно соединенные блок формирователей, подключенный к дискретному Фотопреобразователю, блок счета и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения угловых смещений, блок формирователей выполнен с двумя выходами и состоит из усилительного узла, коммутатора и элемента И, соединенных последовательно генератора тактовых импульсов и узла управления, выходы усилительного узла и основные выходы узла управления соединены с коммутатором, выход которого соединен с первым входом элемента И и входом узла управления, первый дополнительный выход которо- Q го соединен с вторым входом элемента И, а второй является вторым выходом блока формирователей и соединен с вторым входом блока счета, выход генератора тактовых импульсов соединен с третьим входом элемента И, выход которого является первым выходом блока формирователей и подключен, к первому входу блока счета.

   <