SU1427179A1 - Device for checking rectilinearty - Google Patents
Device for checking rectilinearty Download PDFInfo
- 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
Links
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
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 /
(Л(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)
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)
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 |
-
1986
- 1986-06-05 SU SU864100877A patent/SU1427179A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 446826, кл. G 01 N 29/04, 1974. * |
Cited By (3)
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 |