Преобразователь линейного перемещения

 

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) 39 А за)) G 01 В 11/00; G 02 В 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ". ь " ж ) К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

18 ff (21.) 3367455/18-1 0 (22) 16.12.81 (46) 28.02.84. Бюл. It 8 (72) А.С. Бернштейн, В.А. Воробьев, Б.М. Потапов, И.А. Смирнова и В.А. Хирунцев (7l) Московский. ордена Трудового

Красного Знамени автомобильно-дорожный институт и Московский ордена

Трудового Красного Знамени станкоинструментальный институт (53) 535 ° 8(088.8) (56) l. Фотометрические преобразователи информации. Под ред.

Л,М. Преснухина, М., "Машиностроение", 1974, с. 203-207.

2, Авторское свидетельство СССР

It 721669, кл. G 01 В 11/00, 1980 (прототип) ° (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий последовательно расположенные осветитель, акустооптический модулятор, оптический блок, включающий светоделитель, образующий два канала, в од-. ном из которых установлейа оптическая система, разворачивающая волновой фронт пучка на 1800, измерительный растр, установленный за оптическим блоком, и фотоприемное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключеНия погрешности изготовления растра, во второй канал оптического GlloKB введен компенсатор оптического хода, при этом плоскость, проходящая через оси пучков обоих каналов, перпендикулярна оси акустического пучка акустооптического модулятора, а пучки двух каналов оптического блока сопряжены с участками одной и той же группы штрихов измерительного растра.

25 зо т

4О

45

1 10

Изобретение относится к техничес-, кой физике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано в технической физике, в частности для автоматизированных систем измерения координат треков микрочастиц на фотоснимках.

Известны фазовые растровые преобразователи перемещения, содержащие источник света, электромеханический модулятор, измерительный растр и фотоприемный блок Г1).

Недостатками этих устройств являются большие габариты и ограниченное быстродействие вследствие использования вращающихся дисков и барабанов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является преобразователь линейного перемещения, содержащий последовательно расположенные осветитель, акустооптический модулятор, оптический блок, включающий светоделитель, образующий два канала, в одном из которых установлена оптическая система, разворачивающая волновой фронт на 180О, измерительный растр, установленный за оптическим блоком и фотоприемное устройство. Оптический блок формирует два световых пучка, освещающих две различные системы штрихов измерительного растра, расположенные вдоль направления перемещения С 2 3.

Недостатком известного устройства является наличие систематической погрешности преобразования, возникающей вследствие неточного нанесения штрихов растра.

Цель изобретения — повышение точности устройства за счет исключения погрешности изготовления растра.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе линейного перемещения, содержащем последовательно расположенные осветитель, акустооптический модулятор, оптический блок, включающий светоделитель, образующий два канала, в одном из которых установлена оптическая система, разворачивающая волновой фронт пучка на 180О, измерительный растр, установленный за оптическим блоком, и фотоприемное устройство, во второй канал оптического блока введен компенсатор оптического хода, при этом плоскость проходящая через оси пучков обоих каналов, пер76739

2 пендикулярна оси акустического пучка акустооптического модулятора, а пучки двух каналов оптического блока сопряжены с участками одной и той же группы штрихов измерительного растра.

На чертеже приведена схема преобразователя линейного перемещения.

Преобразователь содержит последовательно расположенные осветитель, состоящий из источника 1 света, конденсатора 2, диафрагмы 3, коллимирую. щей линзы 4, акустооптический модулятор 5, на электрический вход которого поступает сигнал от генератора 6. Ультразвуковая волна в модуляторе распространяется в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа от наблюдателя. Далее следует оптический блок 7, выполненный в виде светоделителя-компенсатора 8, установленного по ходу. светового пучка, зеркала 9 и призмы 10 Дове, установленных по ходу отклоненного светового пучка, измерительный растр 11 и фотоприемное устройство

12, в состав которого входят линзы (конденсоры) 13, 14 и фотоприемники

15, 16. Крестиком и точкой в световых пучках 17 и 18 обозначены направления движения акустооптического растра перпендикулярно плоскости чертежа от наблюдателя и к наблюдателю соответственно.

Устройство работает следующим образом., Свет от источника 1 собирается конденсором 2, проходит через диафрагму 3 и коллимируется линзой 4.

Параллельный пучок света пересекает акустооптический модулятор 5, в котором распространяется бегущая ультразвуковая волна. Эта волна возбуждается с помощью пьезопреобразователя (не показан), подсоединенного к генератору 6. В результате модуляции волнового фронта светового пучка возникает набор световых пучков - дифракционных порядков. При распространении этих порядков под различными углами друг к другу меняются фазовые соотношения в пучках, что приводит к возникновению ампли-. тудного акустооптического растра с шагом S, равным длине волны звука 4, который движется в направлении, параллельном направлению распространения ультразвука со скоростью последнего. Плоскости локализации акустоСоставитель Л. Мухина

Редактор Е. Папп Техред С.Мигунова Корректор О. Тигор

Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 728/37

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з l0 оптического растра повторяются с пе" риодом h /jl, а первая плоскость локализации расположена на расстоянии h2/gA, где Л - длина волны света.

Световой поток, прошедший через светоделитель 8, образует в световом пучке 17 перед растром 11 акустооптический растр, движущийся от наблюдателя.

Отраженный световой поток отражается от зеркала 9 и поступает в призму 10 Дове, расположенную таким образом, что возникающий в световом пучке 18 акустооптический растр движется к наблюдателю.

После сопряжения акустооптических растров, движущихся в противоположные стороны, с одной и той же системой штрихов измерительного растра 11 образуются два модулированных световых пучка. Эти пучки собираются конденсорами 13 и 14 и преобразуются фотоприемниками 15 и 16 в электрические сигналы, фазы которых изменяются в противоположные стороны при перемещении измерительного растра 11 перпендикулярно плоскости чертежа. Поскольку отношение сигналшум на выходе фотоприемников пропорционально контрастности акустооптического растра, геометрические раз-. меры элементов оптического блока выбираются из условия обеспечения равенства gg = К вЂ, где - оптическая разность хода пучков, прошедших путь от светоделителя до растра, К = 0,1,2... Если при этом оптические пути в каждом из каналов от плоскости выхода светового пучка из ультразвукового поля до измерительного растра 11 равны h2/2il т.е.

76739 4

К О, то обеспечивается наибольшее значение контрастности акустооптического растра, и, следовательно, максимальное отношение сигналшум. Для уравнивания оптического хода световых пучков в каналах можно изготовить светоделитель в виде комбинации из прямоугольной призмы, на гипотенузнои грани которой нане10 сен полупрозрачный слой, и прямоугольного параллелепипеда. Светоделитель-компенсатор 8 может быть выполнен и иным способом, например, из пространственно разнесенных полупрозрачного зеркала и регулируемого компенсатора оптического кода. Призма Дове может быть заменена другим оптическим элементом, обеспечивающим поворот волнового фронта на 180 о в соответствующей плоскости.

Вследствие использования в каждой из оптических каналов одной и той же группы штрихов растра, устраняется составляющая погрешность, вызванная неточностью расположения групп штрихов на растре.!

Таким образом, использование оптического блока в виде светоделителя, установленного по ходу светового пучка, зеркала и призмы Дове, установленных по ходу отклоненного светового пучка, геометрические размеры которых выбраны предлагаемым способом, позволяет повысить точность из35 мерения линейного перемещения.

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения основан на повышении точности измерений

40 и может быть определен в зависимости от вида и обьема контрольных из-. делий.