АКУСТООПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Акустооптическое устройство для измерения иеремещений
Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использована для измерения линейных перемещений объектов в точном машиностроении, инженерной геодезии и других отраслях науки и техники.
Известно устройство для измерения перемещений объекта, содержащее источник излучения (А.С. № 1601515 МКИ G 01 В 21/00 Бюл. № 39), установленные по ходу излучения формирователь опорного пучка, акустооптическую ячейку, связанную с объектом, и расположенную под углом Брэгга к оптической оси формирователя, объектив и приемник излучения, располагаемый в зоне дифракционного луча, блок обработки сигнала, выполненный в виде последовательно соединенных генератора опорного сигнала и генератора несущей частоты, выход которого соединен с электрическим входом акустооптической ячейки, и элемента измерения временных интервалов, первый вход которого соединен с выходом генератора опорного сигнала, а выход является выходом устройства. Это устройство снабжено вторым приемником излучения, установленным в зоне нулевого порядка дифракции, и вычитающим элементом, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго приемников, а выход соединен со вторым входом элемента измерения временных интервалов.
Недостатком данной конструкции является то, что устройство имеет низкую помехозащищенность, и как следствие этого недостаточную
точность измерения перемещений контролируемого объекта.
Известно устройство для измерения смещений (А.С. № 1580166 МКИ G 01 В 21/00 Бюл. № 27), содержащее оптически связанные источник светового пучка, акустооптическую ячейку и фотоприемник, генератор несущих колебаний, выход которого подключен ко входу акустооптической ячейки, генератор опорных колебаний, выход которого подключен к модуляционному входу генератора несущих колебаний, фазометр, входы которого подключены к выходам фотоприемника и генератора опорных колебаний соответственно, и регистрирующий блок, вход которого подключен к выходу фазометра, блок сравнения фаз, входы которого подключены к выходам фотоприемника и генератора опорных колебаний соответственно, счетчик, вход которого подключен к выходу блока сравнения фаз, а генератор опорных колебаний выполнен перестраиваемым. Это устройство содержит генератор опорных колебаний выполненный в виде свип-генератора, счетчик выполнен с входом сброса, подключенным к выходу синхроимпульсов начала изменения частоты свип-генератора, а регистрирующий блок выполнен с входом команды записи, подключенным к выходу синхроимпульсов конца изменения частоты свип-генератора.
Недостатком данной конструкции является то, что устройство не повыщает точность измерения, а всего лишь расширяет диапазон измерений. К тому же свип-генератор по сравнению с обычным генератором более сложное устройство в изготовлении и более дорогостоящее.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является (Патент Японии 4-44212. // РЖ Изобретения стран мира. Вып. 082. 1994, №6.) - оптический
преобразователь смещения с высокой разрешающей способностью объекта, содержащий источник когерентного излучения света, акустооптический преобразователь, на котором происходит дифракция света от источника; генератор сигналов, возбуждающий ультразвуковые волны в акустооптическом преобразователе; фотоприемник, регистрирующий интерференционную картину, полученную при интерференции дифрагированного света различных порядков; усилитель, интегратор, интегрирующий разность частот выходных сигналов фотоприемника и генератора сигналов.
Недостатком данной конструкции является то, что данный преобразователь смещения имеет недостаточную надежность и низкую помехозащищенность к воздействию случайных помех.
Задачей полезной модели является повышение точности измерения линейных перемещений объекта, а также увеличение надежности устройства.
Поставленная задача решается акустооптическим устройством, которое содержит первый источник когерентного излучения света , первый акустооптический преобразователь, связанный с объектом, первый фотоприемник образующие первый оптический канал , усилитель, интегратор, генератор сигналов, отображающее устройство. В отличие от прототипа, устройство снабжено вторым оптическим каналом, который содержит второй источник когерентного излучения света , второй акустооптический преобразователь, связанный с объектом, второй фотоприемник, а также управляющий генератор, первый и второй управляемые коммутаторы, усредняющее устройство, причем выходы первого и второго фотоприемников подключены соответственно к первому и второму входу первого коммутатора, выход которого соединен со входом
усилителя, выход которого соединен с одним из входов интегратора, а генератор сигналов соединен со входами нервого и второго акустооптических преобразователей и вторым входом интегратора, а выход управляющего генератора соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов, причем вход второго коммутатора подключен к выходу интегратора, а его выходы соединены со входами усредняющего устройства, выход которого соединен со входом отображающего устройства.
Существо полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено акустооптическое устройство для измерения перемещений.
Устройство содержит два оптических одинаковых канала состоящих из первого и второго источников когерентного излучения света 1 и 2, первого и второго акустооптических преобразователей 3 и 4, связанных с объектом (не показан), первого и второго фотоприемников 5 и 6. Выходы первого и второго фотоприемников подключены к входу первого коммутатора 7, усилитель 8, вход которого подключен к выходу первого коммутатора 7, а выход соединен с одним из входов интегратора 9, генератор сигналов 10 соединенного со входами первого и второго акустооптических преобразователей 3 и 4 и вторым входом интегратора 9, управляющий генератор 11, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов 7 и 12, второй коммутатор 12, вход которого подключен к выходу интегратора 9, а выходы к усредняющему устройству 13 и отображающего устройства 14 соединенного с выходом усредняющего устройства.
Устройство работает следующим образом. Пучки света от первого и второго когерентных источников света 1 и 2 падают под углом Брэгга на первый и второй акустооптические преобразователи 3 и 4 к фронту
акустической волны соответственно, создаваемых в акустооптических преобразователях 3 и 4 в результате преобразования в них высокочастотного сигнала генератором 10. Одновременно этот же сигнал поступает на интегратор 9. В акустооптических преобразователях световые пучки в результате акустооптического взаимодействия претерпевают дифракцию. Продифрагировшая часть пучков от первого и второго акустооптических преобразователей 3 и 4 попадает на фотоприемники 5 и 6 излучения соответственно, с выхода которых сигнал поступает на вход первого коммутатора 7, управляемый генератором 11. Генератор 11 управляет работой коммутатора 7 следующим образом: с выхода генератора на управляющий вход коммутатора непрерывно поступают синусоидальные сигналы. При положительной полуволне этих импульсов будет создаваться возможность для прохождения через коммутатор и далее по цепи обработки про дифрагировавшей части пучка с фотоприемника 5. А при отрицательной же полуволне - с фотоприемника 6. С выхода первого коммутатора сигнал поступает на второй коммутатор 12, предварительно усиленный усилителем 8 и пройдя интегратор 9, интегрирующий разность частот фотоприемника 5 (6) и генератора 10. При положительной полуволне с выхода интегратора 9 сигнал пропорциональный смещению первого акустооптического преобразователя 3 и фотоприемника 5 через второй коммутатор 12, управляемый генератором 11 (аналогично первому коммутатору 7), заносится на первый вход усредняющего устройства 13. А при отрицательной полуволне с выхода того же интегратора 9 сигнал пропорциональный смещению второго акустооптического преобразователя 4 и фотоприемника 6 - поступает на второй вход усредняющего устройства. Таким образом, после двух переключений первого и второго коммутаторов 7 и 12 по положительной и отрицательной полуволнах на усредняющем
устройстве оказываются два сигнала, принятые фотоприемниками 5 и 6. Затем среднее значение этих двух сигналов с его выхода заносится в отображающее устройство.
Итак, заявляемая полезная модель благодаря введению дополнительного оптического канала, управляющего генератора, первого и второго управляемого коммутаторов и усредняющего устройства позволяет повысить точность измерений и увеличить надежность устройства.