SU853589A1 - Интерференционный автоколлиматор - Google Patents

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля углов поворота объекта, для измерения деформаций как в лабораторных, гак и цеховых условиях.

Известны фотоэлектрические автоколли- ⁵ маторы, включающие источник излучения, конденсор, , светоделительный элемент, объектив и приемную часть с анализируй ющим элементом £1].

Эти автоколлиматоры широко используются в. измерительной техникё, однако их точность, предел измерений й диапазон линейности выходной характеристики неве- : .лики, а габариты значительны. -⁵

Известны интерференционные автоколлиматоры, включающие источник излучения, коллимирующее устройство, разделительную призму Кестерса, два призменных отражателя, жестко связанных с контролируемым объектом; приемно-рёгисгрирующее устройство С21.

С помощью автоколлиматоров угол поворота объекта Ф определяется из условия

0= _(ι) где N - число интерференционных полос, прошедших через диафрагму приемно-регистрирующего устройства при повороте объекта;

\ — длина волны излучения;

t - база интерференционного автоколлиматора, то есть расстояние между лучами, направляемыми призменными отражателями на разделительную призму. Интерференционные автоколлиматоры с призменными отражателями малогабаритны, имеют широкий диапазон измерения, однако с увеличением угла поворота контролируемого объекта точность измерения резко Падает вследствие нелинейности выходной характеристики. Причиной нелинейности является изменение базы 6 автокод» лиматора при повороте контролируемого объекта. \

Целью изобретения является повышение точности интерференционного автоколлиматора во всем диапазоне измерения.

Указанная цель достигается тем, чта. в интерференционном автоколлиматоре, содержащем источник излучения, коллимирующее устройство, разделительную призму, два призменных отражателя, жестко связанных с контролируемым объектом, при— емно-регистрирукйцее устройство, на обращенную к контролируемому объекту грань разделительной призмы нанесено отражающее покрытие с двумя прозрачными 'окнами, симметричными относительно свегоделительной грани призмы.

На чертеже изображена схема интер.ференционного автоколлиматора.

Автоколлиматор включает источник излучения 1, коллимирующее устройство 2, разделительную призму 3, например призму Кестерса, со свегоделительной гранью 4. Входная и выходная грани призмы 3 обозначены соответственно 5а и 55. На грань 6 призмы 3, обращенную к вращающемуся контролируемому объекту, нанесено отражающее покрытие с двумя прозрачными окнами 7, симметричными относительно светоделительной грани 4. На контроля-30 руемом объекте, симметрично относительно грани 4, жестко закреплены два идентичных призменных отражателя 8, например трип пел ь-призмы. Со стороны выходной грани 5б призмы 3 установлено приемио-регистрирующее устройство, которое включает линзу 9, диафрагму 10, фотоприемник 11 и регистратор 12.

А и Б - равные по величине потоки света, полученные делением излучения светоделительной гранью 4.

& - база интерференционного авто- ; коллиматора.

Принцип действия предлагаемого интерференционного актоколлима гора состоит в следующем.

Излучение от источника 1 и коллимирующего устройства 2 направляется перпендикулярно на входную грань 5а призмы 3 и делителя ее свегоделительной гранью 4 на два равных потока А и Б» После полного внутреннего отражения от граней 5а и 5б эти потоки проходят через окна 7 и . призменными отражателями 8 направляются на зеркальную поверхность грани 6, Огра- 55 зившись от грани 6^ потоки А и Б призмойными отражателями 8 вновь возвраща35

8S3580 ' 4 югся в призму 3 по прежним направлениям независимо от угла поворота контролируемого объекта. Призмой 3 потоки совмещаются, образуя на выходе 56 призмы 3 интерференционную картину в виде полос равной ширины. Эта картина линзой 9 проектируется в полость диафрагмы 10. При наклоне контролируемого объекта совместно с призменными отражателями 8 разность хода лучей А и Б меняется, это ведет к смещению интерференционной картины относительно диафрагмы 10, а следовательно, и к изменению сигнала, регист рируемого фотоприемником 11 и регистратором 12. При повороте кон градируемого объекта с помощью приемно-регистрирующей системы фиксируют число минимумов (или максимумов) сигнала, которое соответствует количеству интерференционных . , полосой,, прошедших через диафрагму : 10, и по формуле (1) вычисляют угол Ψ пои по формуле (1) вычисляют угол Ψ ворота контролируемого объекта.

Благодаря нанесению на грань 6 мы 3 зеркального покрытия с двумя рачными окнами 7, база β интерференционного автоколлиматора остается неизменной при вращении контролируемого объекта, поэтому чувствительность автоколлиматора не меняется. Это позволяет' линеаризировать выходную хфакгеристйку автоколлиматора и во всем диапазоне призпрозповысить его точность измерений.

Claims (2)

1. Изобрегенйе огнсхзигс  к обпасгн измерительной техники и может быть исполь зовано дл  контрол  углов поворота объекта , дл  измерени  деформаций kaK в лабораторных , так и цеховых услови х. Известны фотоэлектрические автоколлиматоры , включающие источник излучени , , 1 светодвлительйый элемент, объектив и приемную часть с анализиру- ющим элементом Ul. Эти автокоплиматоры .ширсжо используютс  в. измерйтельнсй технике, однако их точность, предел измерений и диапазон линейности выходной характеристики неве .лики, а габариты значите/а ны. Известны интерференционные автоколлиматоры , включающие источник излучени  ко лимирующее устройство, разделительную призму Кестерса, два приз меншьис отражател , жестко св занных с контролируемым объектом приемнонрёгисгрирующее устройство 2. С помощью автоколлиматоров угол поворота объекта Ч определ етс  из услови  (1) где N - число ннтерференциоиньсх полос , прошедших через диафрагму приемно-регистр{фующего устройства 1ФИ повороте объекта; - длина волны излучени ; t - база интерференционного автокоплиматора , то есть рассто ние между лучами, направл емыми призменными отражател ми на разделительную призму. Интерфер шионные автокоолиматоры с призменными отражател ми малогабаритны , имеют широкий диапазон измерени , од- нако с увеличением угла поворота кснтролируемс го объекта точность измерени  резко Падает вследствие нелинейности выходной характеристики. Г ичинсй нелинейности  вл етс  изменение базы i автокол лиматора при йовороге конгролируемого обьекга. Целью нзобрегенн   вл етс  повышение точности интерференционного авгокоплимагора во всем диапазоне измерени . Указанна  цель достигаетс  гем, что, в интерференционном автоколлиматоре, содержащем ИСТОЧНИК излучени , коллимирующее ус ройсгво, разделительную призму, два призменных отражател , жестко св  занных с контролируемым объектом, приемко- егистрирукйцее устройство, на обpameHHjao к конгролируемому объекту грань разде {к:ельной призмы нанесено отражающее похфытие с двум  прозрачными Ъкнами, Симметричными ofнocитeльнo свегоделигельной грани призмы. На чертеже изображена схема интер .ференционного авгоколлиматс а. Автоколлиматс включает источник излучени  1, коплимирующее устройство 2, разделительную призму 3, например призму Кестерса, со светоделительнЬй гранью 4. Входна  и выходна  грани призмы 3 обозначены соответственно 5о и 56. На грань 6 призмы 3, обращенную к вращающемус  контролируемому объекту, нанесено отражающее покрытие с двум  прозрачными окнами 7, симметричными относител но светоделительной грани 4. На контроли руемом объекте, симметрично относительно грани 4, жестко закреплены два идентичных прнэменньЬс отражател  8, например гриппель-призмы. Со .стороны въосодкой грани 5ё призмы 3 установлено приемно-регистрирующее устройство, котфое включает линзу 9, диафрагму 1О, фотогфи емник 11 и (егистратср 12. А и Б - равные по величине потоки света полученные делением излучени  светоделительной гранью 4. И - база интерференционного авто- ; коллиматора. Принцип действи  предлагаемого интерференционного актоколлиматора состоит в следующем. Из;11учение от источника 1 и коллимиру ющего устройства 2 направл етс  перпендикул рно на входную грань 5а призмы 3 и делител  ее светоделительной гранью 4 на два равных потока А и Б. После полного внутреннего отражени  от граней 5о и Бб эти потоки проходаг через окна 7 и прйзменными отражател ми 8 направл ютс на зеркапы1 ую пов хность грани 6, Отразнвшись от грани 6. потоки А и Б призмен ыми огражател ми 8 вновь возвращатс  в призму 3 по прежним направленим независимо от угла поворота ксжтролиуемого объекта. Гфизмс 3 потоки совмещаютс , образу  на въосоде SSf призмы 3 интерференционную картину в виде полос авной ширины. Эта картина линзой 9 проектируетс  в полость диафрагмы 1О, При наклоне контролируемого объекта совместно с призменными отражател ми 8 разность хода лучей А и Б мен етс , это ведет к смещению интерференционной картины относительно диафрагмы 10, а следовательно , и к изменению сигнала, регист рируемого фртоприемником Ни регистраfopOM 12. При повороте ксжтролируемого объекта с помощью приемно-регистрирующей системы фиксируют число минимумов (или максимумов) сигнала, которое соответствует количеству интерференционных . , полос N , прошедших через диафрагму; 10, и по формуле (1) вычисл ют угол Ф поBqjoTa контролируемого объекта, Блшодар  нанесению на грань 6 призмы 3 зеркального покрыти  с двум  проз- рачными окнами 7, база & интерференционного автокол иматс а остаетс  неизменной при вращении контролируемого объекта , поэтому чувствительность автоколлиMaTqia не мен етс . Это позвол ет линеаризировать выходную хфактеристйку автсжо лиматора и повысить его точность во всем диапазсже измерений. Формула изобретени  Инт ференционный автоколлиматор, содержащий источник излучени , коллимирующее устройство, разделительную призму, два призменных отражател , жестко св занных с контролируемым объектом и приемно- регис1рируюшее устройство, о т л ич и йс   тем, что, с целью повышени  точности во всем диапазсдае измфени , на обращенную к контролируемому объекту грань разделительной призj мь нанесено отражающее покрытие с двум  прозрачными окнами, симметричными относительно светоделительной грани. Источника информации, прнц тые во внимание при экспертизе 1. Автсчэское свидетельство СССР № 485399, кл.д 02 В 27/30, О5.О6.72.
2. 2. Japanese СГонгцаС of AppMed Ph;ysicswe 8, J 5, 1969, р. 628-629 (прототип).