Система обеспечения прецизионных измерений

Система обеспечения прецизионных измерений относится к оптическим системам для высокоточных контрольно-измерительных приборов. Может использоваться в оптико-механическом приборостроении.

Цель полезной модели снижение влияния вибраций на измерение параметров испытуемого объекта в периодических испытаниях. При этом отличие от прототипа состоит в том, что пассивная масса верхнего строения виброоснования (в модели - базовая опорная платформа) охвачена двумя контурами. Активно зондирующий контур с пьезоприемником и генератором ударов по платформе синхронизирован с фотоэлектрическим контуром. Благодаря синхронизации контуров обнаруживают в спектре сигналов составляющие помех за интервал времени релаксации затухающего колебания.

Система обеспечения прецизионных измерений относится к оптическим системам для высокоточных контрольно-измерительных приборов. Может использоваться в оптико-механическом приборостроении с коллиматорами.

Известно приспособление для испытаний, юстировки оптических навигационных систем и систем передачи данных (связи). Такое приспособление имеет в своей структуре множество компонентов, соединенных в сборке: коллиматора, телескопической трубы и др. Приемлемое взаимное согласование оптических осей компонентов коллиматора поддерживается термокомпенсированным инваровым стержнем. Достигнутая требуемая точность приспособления обеспечивает испытания, юстировку коллиматора с испытуемым объектом в сборочной структуре на общей базе. (DT 23 43 596 С3, 11.12.1975).

Недостатком приспособления является зависимость взаимного согласования оптических осей от внешних воздействующих факторов (среди которых, например, помеховые вибрации естественного земного и индустриального характера). Нарушения согласования оптических осей от этих факторов вносят флюктуационную составляющую ошибки и скрывают потенциальную точность приспособления.

Наиболее близким по технической сущности из рассмотренных аналогов к заявленной системе является виброоснование. (SU 176 70 94 A1, 31.01.1991.)

Это виброоснование снижает зависимость передачи вибраций от оборудования с динамической нагрузкой от верхнего строения (базовая опорная платформа) на опорную плиту (фундамент), благодаря установленным упругим элементам (пружин).

Недостатком виброоснования является отсутствие в нем инструментального обнаружения обратного воздействия внешних вибраций (факторов), направленных от земли через опорную плиту (фундамент), пружины, на верхнее строение (базовую опорную платформу).

Цель полезной модели снижение влияния внешних вибраций на измерение параметров испытуемого объекта.

Указанная цель достигается тем, что в систему введены генератор с ударной массой, пьезоприемник, синхронизатор, спектроанализатор и схема обработки, которые соединены акустически через ударную массу и пьезоприемник с базовой опорной платформой и образуют с ней акустозлектрический контур, а также введен фотокоординатный приемник, расположенный между коллиматором и испытуемым объектом, который образует с базовой опорной платформой, коллиматором, синхронизатором, спектроанализатором и схемой обработки фотоэлектричесий контур.

Вибрации фундаментов от внешних факторов действуют во всех направлениях и плоскостях, проявляют резонансный характер взаимодействия с механически связанными компонентами в широком частотном диапазоне. Пассивный характер сборочной структуры в составе базовой опорной платформы, коллиматора, испытуемого объекта инструментально не обеспечивает выделение при измерениях флюктуационной составляющей параметров испытуемого объекта. Предлагаемая система с помощью акустоэлектрического контура активно зондирует базовую опорную платформу периодическими ударными импульсами. Удары возбуждают колебания всех элементов вместе с ней. На распространяющиеся колебания накладываются внешние вибрации. Пьезоэлектрический приемник преобразует распространяющиеся суммарные колебания в электрический сигнал. Система производит активное зондирование в режиме синхронизации процессов в двух контурах. Другой фотоэлектрический контур с помощью

фотокоординатного приемника, размещенного непосредственно в воздушной среде между коллиматором и испытуемым объектом, регистрирует отклонения от взаимосогласованного состояния хода их лучей. Чувствительные площадки преобразуют изменения световых лучей в электрические сигналы синхронно с сигналами акустоэлектрического контура, что обеспечено тактовыми синхроимпульсами в течение интервала времени релаксации затухающего колебания.

Благодаря синхронизации контуров спектроанализатор производит одномоментное сравнение электрических сигналов от двух процессов. За опорный принят средний невозмущенный уровень затухающих колебаний в интервале времени релаксации. Возвращение затухающего колебания в равновесное состояние согласно экспоненциальной функции е^-t по статистике указывает на минимальное влияние внешних вибраций (факторов). Отклонение спектральных составляющих от этого уровня обнаруживает величину коррекции текущих периодических измерений.

На фиг.1 представлена общая, схема системы. Предлагаемая система содержит коллиматор - 1, испытуемый объект - 2, фотокоординатный приемник - 3, генератор периодических ударов - 4 с массой - 11, пьезоприемник - 5, спектроанализатор - 7, синхронизатор - 8, упругие элементы - 10, фундамент - 9, земля -13, фактор помеха (внешняя вибрация) - 12, базовая опорная платформа - 6, схема обработки - 14.

Незамкнутая цепь акустоэлектрического контура содержит генератор 4 с массой 11, синхронизатор 8, пьезоприемник 5, спектроанализатор 7, схема обработки - 14.

Фотоэлектрический контур содержит фотокоординатный приемник 3, синхронизатор 8, спектроанализатор 7, коллиматор 1, схема обработки 14. Система работает следующим образом: со стороны земли 13 случайно действует фактор помеха 12. Масса фундамента 9 воспринимает всей площадью вибрации и через упругие элементы 10 передает воздействие на базовую опорную платформу 6. Разомкнутая цепь

акустоэлектрического контура, через массу 11 и пьезоприемник 5 акустически соединяется через среду (металл) платформы 6 в замкнутый контур. Синхронизатор 8 вырабатывает тактовые сигналы с периодом большим, чем интервал времени релаксации. Тактовый импульс синхронизирует генератор возбуждения ударного импульса по базовой опорной платформе, фотоэлектрический контур и спектроанализатор. От удара по платформе затухающие колебания распространяются по всей ее массе и по всем компонентам, размещенным на ней. Изменения в параметрах колебания возникают вследствие наложения флюкту анионной составляющей от действия фактора помеха 12. При периодических испытаниях статистически определено минимальное невозмущенное помехой состояние электрических сигналов в каждом контуре, и их спектральный состав, выделена флюктуационная составляющая схемой обработки 14.

Благодаря применению предлагаемой полезной модели инструментально обеспечено обнаружение степени влияния фактора помеха на заданные требования юстировки.

Техническая эффективность предлагаемой модели прецизионных измерений состоит в том, что инструментально произведено обнаружение влияния (помеховых) внешних вибраций земного естественного и индустриального характера на процесс испытаний и юстировки оптико-механических приборов. Оценочная коррекция результатов измерений параметров испытуемых объектов позволяет полнее реализовать потенциальные скрытые помехами возможности взаимного согласованного соотношения компонентов в оптических системах. Текущие периодические испытания, юстировки объектов с помощью системы производят с меньшими флюктуационными погрешностями.

Расширенное применение система находит в регистрации сейсмических и индустриальных проявлений вибрационной обстановки в регионе. Такое применение реализуют при установке на платформу вместо испытуемого объекта тестового образца с погрешностью на порядок меньше, чем у коллиматора 1..

Система обеспечения прецизионных измерений, включающая зеркальный коллиматор, испытуемый объект, механически закрепленные на базовой опорной платформе, через упругие элементы и фундамент, отличающаяся тем, что, с целью снижения влияния внешних вибраций на измерение параметров испытуемого объекта, в систему введены генератор с ударной массой, пьезоприемник, синхронизатор, спектроанализатор и схема обработки, которые соединены акустически через ударную массу и пьезоприемник с базовой опорной платформой и образуют с ней акустоэлектрический контур, а также введен фотокоординатный приемник, расположенный между коллиматором и испытуемым объектом,который образует с базовой опорной платформой, коллиматором, синхронизатором, спектроанализатором и схемой обработки фотоэлектричесий контур.