Способ определения линейных перемещений объектов с плоской зеркально-отражающей поверхностью

 

Использование контрольно-измерительная техника, волоконно-оптические измерительные системы для бесконтактных измерений различных физических величин например давления, температуры, смещения , ускорения и др Сущность изобретения измеряют сигналы отраженного излучения с помощью волоконно-оптических датчиков, а расходимость излучения, направляемого в центральный световод, уменьшают на величину в - в0 2 ЈМакс, где РМЭКГ максимально возможное угловое отклонение отражающей поверхности в числовая апертура центрального и периферийного световодов, во - расходимость излучения, направляемого в центральный световод 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РГСПУБЛИК

ts»s G 01 N 21/55

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4721530/25 (22) 21.06.89 (46) 07,11.92. Бюл. N. 41 (71) Московский лесотехнический институт (72) Я,В.Малков, Г.П.Каленик, А.M.Ðàäóë, В.Д,Бурков, В.М,Караштин, В.Н.Катович и В.И.Кузнецова (56) 1. Заявка ФРГ N OS 3625095, кл. 6 01 N 21/88, 1987.

2. Automatisme, 1970, т,XV, N 6, р. 275286. S. Teboul "Capteur optiqui pourla

mesure бетагЫеэ deplacements" — прототип. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТОВ С ПЛОСКОЙ

ЗЕРКАЛЬНО-ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Изобретение относится к способам измерений в контрольно-измерительной технике и может быть использовано.в волоконно-оптических измерительных системах для бесконтактных измерений различных физических величин, например давления, температуры, линейных перемещений, ускорения и др, Известен способ определения линейных перемещений объектов с плоской зеркально-отражающей поверхностью, заключающийся в том, что направляют излучение от источника на центральный световод волоконно-оптического датчика отражения перпендикулярно зеркально-отражающей поверхности, регистрируют отраженный световой поток, прошедший через отводящий световод, а о линейных перемещениях судят по величине нормированного отраженного сигнала (1). Ы«1774233 А1 (57) Использование; контрольно-измерительная техника, волоконно-оптические измерительные системы для бесконтактных измерений различных физических величин. например давления, температуры, смещения, ускорения и др. Сущность изобретения: измеряют сигналы отраженного излучения с помощью волоконно-оптических датчиков, а .расходимость излучения, направляемого в центральный световод, уменьшают на величину 0 — Ос 2 Evawc, где ек — максимально возможное угловое отклонение отражающей поверхности. Π— числовая апертура центрального и периферийного световодов, 0 — расходимость излучения, направляемого в центральный световод.

1 ил, .Наиболее близким техническим решением является способ определения линей1 ных перемещений объекта с плоской зеркально-отражающей поверхностью, заключающийся в том. что направляют излучение источника на центральный световод волоконно-оптического датчика отраже-, ф ния перпендикулярно зеркально-отража ющей поверхности, регистрируют суммарный поток отраженного излучения, прошедший через периферийные световоды, размещенные симметрично относительно центрального световода (2).

Ь

Недостатком известного способа является низкая точность измерений, обусловленная чувствительностью датчика к случайным угловыл1 перемещениял1 зеркально-отражающей поверхности. Причины, снижающие то гноcтb измерений, заключаются в изменении интенсивности

1774233

30

0 0о 2 6. акс, света с выходных торцов центрального и периферийного снетоводов, Цель изобретения — повышение точности измерений за счет исключения чувствительности датчика к случайным угловым перемещениям зеркально-о1ра>кающей поверхности.

На чертеже представлено устойство, иллюстрирующее способ определения линейных перемещений, Устройство содержит центральный светснод 1 с разветвителем, два отводящих волоконных светонода 2,3, расположенные симметрично относительно центрального снетонада 1, причем торцы снетоводав 1 — 3, обращенные к отража ощей поверхности 4, лежат в одной плоскости, Кроме того, усгройство содер>кит фотоприемники 5 — 7, оптически связанные с волоконными световодами 1 — 3 соответственно, блок измерения полусуммы сигналов, электрически сня. àííûé с фотоприемниками 6 и 7, блок 9 фсрмлрования отношения сигналов, к которому подключены блок 8 и фотоприемник 5, коллимационное устройство 10, расположенное между источником света 11 и центральным волоконным снетовадом 1.

Волоконные снетоводы 1 — 3 имеют одинаковый апертурный угол О, коллимационное устройство имеет апертурный угол 0п, связанный с к „,< соотношением

t де F. н, — максимально B03Mo>KHDQ yrzoное отклонение отражающей поверхности от заданного исходного положения.

Сфсрмиронанный ксллимацлснным ус тройстном 10 пучок света от источника 11 через подводящий торец центральногс светонода 1 направляют на отражающую поверхность 4. При расстоянии Z ст поверхности 4 до торцовых поверхностей световодов 1-3, равном нулю, отраженный от поверхности 4 пучок света полностью возвращается в центральный снетовод 1. По мере возрастания Z отраженный от поверхности 4 пучок света распределяется по трем светонодам 1 — 3.

При повороте отра>кающей поверхности 4 Hd угол н образующая конуса отра>кенного светового пучка отклоняется OT своего первоначального положения на угол 2с Это означает, что если на стражающу>о поверхность 4 падает конус лучеи, образующая которого с нормалью к этой поверхности с ставляет угол О,=-0-2г:. при наличии угловых перемещений образующая отраженного конуса лучей составляет с нормалью к торцовой грани световода угол

01 =0о +2 я 0 — 2 к+2 =-0, что исключает вынужденные потери интенсивности света на поглощение в оболочке с етовода 1, Одновременно при угловых перемещениях поверхности 4 площадь освещенных торцовых граней световодов 2 и 3 изменяется с противоположным знаком. При угловых перемещениях против часовой стрелки происходят уменьшение. интенсивности света на выходе световода 2 и увеличение на выходе световода 3, При малых я неидентичность площадей оснещенных торцовых граней световодов 2 и 3 компенсируется в блоке 8, осущестнля ощем суммирование сигналов с выхода блоков G и 7, О линейных перемещениях объекта судят по отношени о зарегистрированных потоков излучения с периферийных и центрального световодов.

Таким образом, при формировании отношения сигналов в блоке 9 указанным выше способом исключаются две основные составляющие погрешности определения линейных перемещений обьекта, что существенно повышает точность измерений, Формула изобретения

Способ определения линейных перемещений обьектов с плоской зеркально-отражающей поверхностью, заключающийся в том, что направляют излучение источника

40 на центральный световод волоконно-оптического датчика отражения перпендикулярно зеркально отражающей поверхности, регистрируют суммарный поток отраженного излучения, прошедший через периферий45 ные светаводы, размещенные симметрично относительно центрального, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения чувствительности датчика отражения к случайным угловым

50 перемещениям зеркально отражающей поверхности, уменьшают расходимость излучения 0О, направляемого в центральный светонод, на величину удвоенного максимально ьозможного углового отклонения

55 датчика 2 F., определяемую из соотношения

0 — О, 2 г, где 0 — числовая апертура центрального и периферийного световодон, дои Ол нител ь но регистри рушат поток отраженного излучения, прошедший через

1774233

Составитель В.Кузнецова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н.СлободЯник

Редактор

Заказ 3922 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 центральный световод. а о линейном перемещении обьекта судят по отношению зарегистрированных потоков излучения с периферийных и центрального световодов,