[go: up one dir, main page]

SU1427179A1 - Device for checking rectilinearty - Google Patents

Device for checking rectilinearty Download PDF

Info

Publication number
SU1427179A1
SU1427179A1 SU864100877A SU4100877A SU1427179A1 SU 1427179 A1 SU1427179 A1 SU 1427179A1 SU 864100877 A SU864100877 A SU 864100877A SU 4100877 A SU4100877 A SU 4100877A SU 1427179 A1 SU1427179 A1 SU 1427179A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
acousto
output
input
optic cell
phase
Prior art date
Application number
SU864100877A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Юрлов
Original Assignee
Научно-исследовательский институт прикладной геодезии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт прикладной геодезии filed Critical Научно-исследовательский институт прикладной геодезии
Priority to SU864100877A priority Critical patent/SU1427179A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1427179A1 publication Critical patent/SU1427179A1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к области измерительной техники. Целью изобретени   вл етс  повьшение производительности , точности и надежности путем применени  режима пространственной модул ции светового потока в акустооптической  чейке.При прохозвде- нии светового потока 15 через акустооп- тическую  чейку 2 возникают дифракционные лучи 14, которые содержат в огибающей сигнала дифракционного луча 14 информацию о фазе сигнала генератора 8 опорных колебаний. При перемещении измерительной каретки 3 по измер емому профилю вследствие его неровности будет мен тьс  фаза огибающей сигнала дифракционного луча 14. Измер   изменение фазы огибающей сигнала дифракционного луча 14 фазсзметром 7, определ ют величину неровности измер емого профил . 1 ил. §The invention relates to the field of measurement technology. The aim of the invention is to increase productivity, accuracy and reliability by applying the mode of spatial modulation of the light flux in the acousto-optic cell. During the propagation of the light flux 15 through the acousto-optic cell 2, diffraction beams 14 are produced, which contain information on the envelope of the diffraction beam 14 The phase of the generator signal 8 reference oscillations. When moving the measuring carriage 3 along the measured profile, due to its irregularity, the phase of the envelope of the signal of the diffraction beam 14 will change. Measure the change of the phase of the envelope of the signal of the diffraction beam 14 with a phase meter 7, determine the amount of roughness of the measured profile. 1 il. §

Description

7У///////////////7//У//// /7/ 7U /////////////// 7 // U //// / 7 /

(L

У////У/7//At //// At / 7 //

LL

ю чyu h

vlvl

СОWITH

J LJ l

1one

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при контроле отклонений от пр молинейности и плоскости.The invention relates to a measurement technique and can be used to control deviations from a linearity and a plane.

Цель изобретени  - повьшение Лроизводительности, точности и надежности путем расположени  фотоприемника и объектива на измерительной ка- |)етке и применени  режима пространст- йенной модул ции светового потока в акустооптической  чейке.The purpose of the invention is to increase the productivity, accuracy and reliability by locating the photodetector and the lens on the measuring cell and applying the mode of spatial modulation of the light flux in the acousto-optic cell.

На чертеже представлена функциональна  схема устройства дл  контрол  пр молинейности. : Устройство дл  контрол  пр моли- нейности содержит оптически св занные источник 1 света, акустооптическую  чейку 2, установленную на измерительной каретке 3 и предназначенную дл  модул ции светового пучка и пози- рионно-чувствительный фотопреобразо- 1ватель 4, предназначенный дл  определени  отклонений светового .пучка, усилитель 5, последовательно соеди- ненный с исполнительным механизмом 6, кинематически св занным с источником 1 света. Цепочка обратной св зи из позиционио-чувствительного фотопреобразовател  А, усилител ,5 и исполнительного механизма 6 предназначена дл  стабилизации положени  опорного светового пучка источника I света. Кроме того устройство имеет фазометр 7 дл  измерени  фа- зового сдвига, генератор 8 опорных колебаний, избирательный усилитель 9, предназначенный дл  усилени  первой гармоники сигнала с частотой О. , регистрирующий блок 10 и генератор 11 несущих колебаний с частотой со , модулируемый опорными колебани ми частоты,. Объектив 12 и фотоприемник 13 установлены на измерительной каретке 3 в зоне действи  дифракцион- ноге пучка 14 акустооптической  чей ки 2. Фотоприемник 13 расположен в фокальной плоскости объектива 12, Выход генератора 8 опорных колеба1Лй5 соединен с первым входом фазометра 7 и модул ционным входом генератора 11 несущих колебаний, выход которого соединен с входом акустооптической  чейки 2. Выход фотоприемЬика 13 соединен с входом избирательного усили- тел  9, выход которого соединен с вторым входом фазометра 7, выход которого соединен с регистрирующим блоком 10.The drawing shows the functional diagram of the device for monitoring the linearity. : A device for controlling the linearity contains optically coupled light source 1, an acousto-optic cell 2 installed on the measuring carriage 3 for modulating the light beam and a positioning-sensitive phototransducer 1 designed to detect deviations of the light beam. amplifier 5, connected in series with actuator 6, kinematically connected with light source 1. The feedback circuit from the position-sensitive photovoltaic converter A, amplifier, 5 and actuator 6 is designed to stabilize the position of the reference light beam of the source of light I. In addition, the device has a phase meter 7 for measuring the phase shift, a generator 8 of reference oscillations, a selective amplifier 9 designed to amplify the first harmonic of a signal with a frequency O., a recording unit 10 and a generator 11 of carrier oscillations with a frequency co modulated by reference oscillations of the frequency , The lens 12 and the photodetector 13 are installed on the measuring carriage 3 in the zone of the diffraction leg of the beam 14 of the acousto-optic cell 2. The photodetector 13 is located in the focal plane of the lens 12, the generator output 8 of the reference oscillations 5 is connected to the first input of the phase meter 7 and the modulation input of the carrier 11 oscillation, the output of which is connected to the input of the acousto-optic cell 2. The output of the photoreceiver 13 is connected to the input of the selective amplifier 9, the output of which is connected to the second input of the phase meter 7, the output of which is connected to 10 uyuschim unit.

271271

JQ Jq

15 20 25 30 ,j о j - 15 20 25 30, j о j -

00

79 . 279. 2

Объектив 12 предназначен дл  фокусировки дифракционного пучка 14 на светочувствительной площадке фотоприемника 13 и устранени  возможного смещени  светового п тна со светочувствительной площадки при параллельных перемещени х измерительной каретки вверх и вниз на неровност х контролируемого профил . Фотоприемник 13 предназначен дл  детектировани  огибающей светового сигнала с частотой Si и подачи ее на фазометр 7 дл  измерени  фазового сдвига.Lens 12 is designed to focus the diffraction beam 14 on the photosensitive area of the photodetector 13 and eliminate the possible displacement of the light spot from the photosensitive area with parallel movements of the measuring carriage up and down on the unevenness of the monitored profile. The photodetector 13 is designed to detect the envelope of the light signal with a frequency Si and feed it to the phase meter 7 for measuring the phase shift.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Источник 1 света, установленный вначале контролируемого профил , испускает опорный св.етовой пучок 15 с плоским волновым фронтом (параллельный пучок), которьй проходит сквозь акустооптическую  чейку 2 и попадает на позиционно-чувствительньтй фотопреобразователь 4. Световой пучок 15 задает опорную пр мую линию, совпадающую с его осью симметрии,, относительно которой ведетс  контроль и измерение пр молинейности профил . При случайных отклонени х светового пучка 15, вызванных дрейфом диаграммы направленности источника 1 света или флюк- туационными изменени ми градиента показател  преломлени  воздушной среды , на выходе позиционно-чувствитель- ного фотопреобразовател  4 по вл етс  сигнал рассогласовани , который усиливаетс  усилителем 5 и приводит в движение исполнительный механизм 6. Исполнительный механизм 6 поворачивает источник,1 света таким образом , чтобы световой пучок 15 зан л первоначальное положение и сигнал рассогласовани равн лс  бы нулю. Таким образом осуществл етс  стабилизаци  положени  опорного светового пучка 15. Генератор 8 опорных колебаний с частотой Q модулирует по амплитуде сигнал генератора 1 1 несущих колебаний с частотойсэ , воздейству  на его модул ционный вход. Амплитудно-модулированный сигнал возбуждает в акустооптической  чейке 2 ультразвуковую волну следующего вида:The light source 1, installed at the beginning of the controlled profile, emits a reference flat network beam 15 with a flat wave front (parallel beam), which passes through the acousto-optic cell 2 and hits the position-sensitive phototransducer 4. The light beam 15 sets a reference straight line that coincides with its axis of symmetry, with respect to which the profile is monitored and measured by the linearity of the profile. When random deviations of the light beam 15, caused by the drift of the radiation pattern of the light source 1 or by the fluctuation changes in the refractive index gradient of the air, the output of the position-sensitive photovoltage converter 4 is generated by an error signal, which is amplified by the amplifier 5 and sets in motion actuator 6. The actuator 6 rotates the source, 1 light so that the light beam 15 occupies the initial position and the error signal is equal to zero. In this way, the position of the reference light beam 15 is stabilized. The oscillator 8 of the reference oscillations with frequency Q modulates in amplitude the signal of the oscillator 1 1 of oscillation carriers with frequency se, affecting its modulation input. The amplitude-modulated signal excites in an acousto-optic cell 2 an ultrasonic wave of the following type:

S(t,x)- l+mco8(nt-Kx) cos(ot-Kx)jS (t, x) - l + mco8 (nt-Kx) cos (ot-Kx) j

(1)(one)

Q где К ----волновое число огибающей волны;Q where K ---- the wave number of the wave envelope;

V V

К --- - волновое число несущей волны;K --- is the wave number of the carrier wave;

m - индекс модул ции; t - текущее врем ; X - координата вдоль направлени  движени  ульт развуковой волны. Ультразвукова  волна возбуждаетс  на входном торце акустооптичес- кой  чейки 2 и проходит некоторое рассто ние Х до пересечени  оси светового пучка 15, претерпевай при этом задерзису во времени. Эта задержка приводит к по влению фазового сдвига в огибающей (опорном колебании ) сигналаm is the modulation index; t is the current time; X is the coordinate along the direction of movement of the ultrasound wave. The ultrasonic wave is excited at the entrance end of the acousto-optic cell 2 and passes some distance X to the intersection of the axis of the light beam 15, while undergoing a deceleration in time. This delay results in a phase shift in the envelope (reference oscillation) of the signal.

ПP

к-х.to x

(2)(2)

Дл  того, чтобы акустооптическа   чейка 2 работала в дифракционном режиме, необходимо, чтобы длина волны несущего колебани  была много меньше ширины светового пучка. При зтом должно выполн тьс  следующее неравенство:In order for the acousto-optic cell 2 to work in the diffraction mode, it is necessary that the wavelength of the carrier oscillation is much smaller than the width of the light beam. With this, the following inequality should be fulfilled:

--.,  -.,

Ультразвукова  волна вида SCt,) co6(Qt-Kx) в соответствии с упрут- гооптическим эффектом модулирует показатель преломлени  материала акус- тооптической  чейки 2 и в зоне пересечени  светового пучка 15 представл ет собой бегущую фазовую дифракци- онную решетку.The ultrasound wave of the SCt, co6 (Qt-Kx) type, in accordance with the elasto-optic effect, modulates the refractive index of the material of the acousto-optic cell 2 and, in the intersection zone of the light beam 15, is a traveling phase diffraction grating.

В результате на выходе, кроме опорного светового пучка 15 (нуле- . вой пор док), по вл ютс  дифракционные лучи. Один из них (14), со- ответствующий первому пор дку дифракции , фокусируетс  объективом 12 на фотоприемнике 13. Вследствие то- то, что сигнал, создающий дифракционную решетку, промодулирован по ампли- туде опорным колебанием с частотой fl, амплитуда напр женности электрического пол  в дифракционном пучке 14 также измен етс  во времени с частотой и фазовым сдвигом, определ емым выражением (2), Поскольку все . фотоприемники имеют квадратичную характеристику, выходной сигнал кроме составл ющей с частотой Q содержит еще посто нную составл ющую и вторую гармонику, которые подавл ютс  в избирательном усилителе. В результате этого после усилител  9 на вход фазометрй 7 поступает сигнал вида:As a result, at the output, in addition to the reference light beam 15 (zero order), diffraction beams appear. One of them (14), corresponding to the first diffraction order, is focused by lens 12 on the photodetector 13. Due to the fact that the signal creating the diffraction grating is modulated by the amplitude by a reference oscillation with frequency fl, the amplitude of the electric field strength in the diffraction beam 14 also varies with time with frequency and phase shift, defined by expression (2), Since everything is. the photodetectors have a quadratic characteristic, the output signal, in addition to the component with frequency Q, also contains a constant component and a second harmonic, which are suppressed in the selective amplifier. As a result, after amplifier 9, the input of phase meter 7 receives a signal of the form:

,10,ten

S,(t)S, (t)

cos(Qt+i|)).cos (Qt + i |)).

1515

2020

2525

30thirty

35 035 0

5 50 55 На второй вход фазометра 7 поступает сигнал с генератора 8 опорных колебаний вида:5 50 55 The second input of the phase meter 7 receives a signal from the generator 8 reference oscillations of the form:

2 (t) cosQt.2 (t) cosQt.

Фазометр 7 измер ет фазовый сдвиг tf, линейно св занный с рассто нием XjjjB соответствии с вьфажением (2). Регистрирующий блок 10 фиксирует сигнал, пропорциональный величине смещени  Х. В процессе передвижени  измерительной каретки 3 по контролируемому профилю в результате неровностей последнего измерительна  каретка 3 периодически поднимаетс  и опускаетс . При этом соответственным образом измен етс  величина Х. Величины этих измерений фиксируютс  в регистрирующем блоке 10 и позвол ют определить степень пр молинейности контролируемого профил . При этом опорный световой пучок 15, прошедший акустооптическую  чейку 2, не подвергаетс  искажени м, его фазовый фронт.остаетс  плоским, что существенно увеличивает длину контролируемого профил ,Phase meter 7 measures the phase shift tf, linearly related to the distance XjjjB according to the extrusion (2). The recording unit 10 fixes a signal proportional to the offset value X. During the movement of the measuring carriage 3 along the monitored profile as a result of irregularities of the latter, the measuring carriage 3 periodically rises and falls. In this case, the value of X varies accordingly. The values of these measurements are recorded in the recording unit 10 and allow us to determine the degree of linearity of the monitored profile. At the same time, the reference light beam 15, which has passed the acousto-optic cell 2, is not subjected to distortions, its phase front remains flat, which significantly increases the length of the controlled profile,

Работа акустооптической  чейки в дифракционном режиме не требует больших мощностей акустического сигнала. Относительно низкие мощности акустического сигнала не привод т к быстрому разрушению материала  чейки. За счет этого устройство обладает повышенной надежностью.The operation of the acousto-optic cell in the diffraction mode does not require high acoustic signal powers. Relatively low acoustic signal powers do not lead to rapid destruction of the cell material. Due to this, the device has a high reliability.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  контрол  пр моли .нейности, содержащее последовательно расположенные и оптически св занные источник света, акустооптическую  чейку и позиционно-чувствительный фотопреобразователь, последовательно соединенные усилитель и исполнительный механизм, последовательно соединенные генератор опорных колебаA device for controlling the pitch of a non-linearity, containing a series-arranged and optically coupled light source, an acousto-optic cell and a position-sensitive photo-converter, a series-connected amplifier and an actuator, a series-connected oscillator reference oscillator. 5U5U НИИ и фазометр, избирательный усилитель , регистрирующий блок и измерительную каретку, на которой установ лена акустооптическа   чейка, выход избирательного усилител  подключен к второму входу фа:зометра, выход которого подключен к входу регистрирующего блока, исполнительный механизм кинематически св зан с источ- НИКОМ света, отличающее- с   тем, что, с целью повышени  Производительности, точности и надеж рости, оно снабжено генератором не- Ьущих колебаний, оптически св зан- Ными объективом и фотоприемником.Research institutes and a phase meter, a selective amplifier, a registering unit and a measuring carriage on which an acousto-optic cell is installed, the output of the selective amplifier is connected to the second input of the phonometer, the output of which is connected to the input of the recording unit, the actuator is kinematically connected to the light source, characterized by the fact that, in order to increase Productivity, accuracy and reliability, it is equipped with a generator of non-oscillations, optically coupled with a lens and a photodetector. 796796 устанавливаемыми на измерительной каретке в зоне действи  дифракционного луча акустооптической  чейки, фото- приемник расположен в фокальной плоскости объектива, выход фотоприемника соединен с входом избирательного усилител , выход генератора опорных колебаний соединен с модул ционным входом генератора несущих колебаний, выход которого подсоединен к входу акустооптической  чейки, частота Q генератора несущих колебаний выбрана из услови  обеспечени  режима дифракции акустооптической  чейки.installed on the measuring carriage in the zone of action of the diffraction beam of the acousto-optic cell, the photoreceiver is located in the focal plane of the lens, the output of the photoreceiver is connected to the input of the selective amplifier, the output of the reference oscillator is connected to the modulation input of the carrier oscillation, the output of which is connected to the input of the acousto-optical cell, The frequency Q of the carrier oscillator is selected from the conditions for ensuring the diffraction mode of the acousto-optic cell.
SU864100877A 1986-06-05 1986-06-05 Device for checking rectilinearty SU1427179A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864100877A SU1427179A1 (en) 1986-06-05 1986-06-05 Device for checking rectilinearty

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864100877A SU1427179A1 (en) 1986-06-05 1986-06-05 Device for checking rectilinearty

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1427179A1 true SU1427179A1 (en) 1988-09-30

Family

ID=21250248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864100877A SU1427179A1 (en) 1986-06-05 1986-06-05 Device for checking rectilinearty

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1427179A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576631C1 (en) * 2014-12-17 2016-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН) Device for measuring surfaces macro roughnesses
CN113654446A (en) * 2021-09-27 2021-11-16 中车大同电力机车有限公司 Coupler free rotation angle measuring device and coupler free rotation angle measuring method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 446826, кл. G 01 N 29/04, 1974. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576631C1 (en) * 2014-12-17 2016-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН) Device for measuring surfaces macro roughnesses
CN113654446A (en) * 2021-09-27 2021-11-16 中车大同电力机车有限公司 Coupler free rotation angle measuring device and coupler free rotation angle measuring method
CN113654446B (en) * 2021-09-27 2023-08-08 中车大同电力机车有限公司 Coupler free rotation angle measuring device and coupler free rotation angle measuring method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4655597A (en) Micro-displacement measuring apparatus using a semiconductor laser
US4679941A (en) Micro-dimensional measurement apparatus
SU1427179A1 (en) Device for checking rectilinearty
SU1597545A2 (en) Device for checking rectilinearity
CN208671919U (en) A kind of method using in optic fiber displacement sensor probe and optic fiber displacement sensor system
CN108709506A (en) A kind of method using in optic fiber displacement sensor probe and optic fiber displacement sensor system
SU1245884A1 (en) Device for measuring geometric parameters
US5355223A (en) Apparatus for detecting a surface position
JPS6371675A (en) Laser distance measuring instrument
SU446826A1 (en) Device for monitoring surface irregularities
JPS57179629A (en) Apparatus for measuring focused spot diameter
SU1179103A1 (en) Interferometer for distance measurement
JP3371474B2 (en) Vibration optical element amplitude controller
SU1236313A1 (en) Interference method and apparatus for registering zero position of scanning mirror
KR970003746B1 (en) Automatic system of laser density
SU1019237A1 (en) Surface roughness checking device
RU1772634C (en) Oscillations amplitude measuring method
JPS58151509A (en) Optical measuring method of surface roughness
SU1580166A1 (en) Apparatus for measuring shifts
SU1044171A2 (en) Device for measuring angular speed
SU1026010A1 (en) Device for measuring small slow changes of interferometer measuring arm optical length
SU1326885A1 (en) Method of remote checking of linear measurements
SU1464046A1 (en) Device for measuring amplitude of angular oscillations
SU1562704A1 (en) Apparatus for measuring displacements of diffusely reflecting surface of object
SU1629751A1 (en) Scanning differential optical microscope