Устройство для бесконтактного измерения деформаций

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ, содержащее установленные вдоль оптического , пучка лазер, коллиматор, расщепитель , формирующий два пучка света, и дифракционную решетку, предназначенную для установки на исследуемой поверхности в зоне пересечения пучков перпендикулярно биссектрисе угла между ними, и фотоаппарат, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности и точности, оно снабжено оптическим частотным модулятором, размещенным между лазером и коллиматором , фотоприемным блоком, выполненным из двух жестко связанных друг с другом фотодетекторов, установленных в плоскости расщепления симметрично относительно биссектрисы угла между пучками, и электронным фазометром, опорный и измерительный входы которого подключены к выходам фотодетекторов.g (Л о: ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 0 01 В 11/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 2873225/25-28 (22) 18. 01. 80 (46 ) 07. 07. 84. Бюл. 25 (72) A.Ï.Hûêoâ, (53) 531.781(088.8) (56) 1. Патент США 9 3.628.866., кл. 356 †, 1971.

2. Патент Великобритании

М 1364607, кл. 0 2 J 1, 1974 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ, содержащее установленные вдоль оптического. пучка лазер, коллиматор, расщепитель, формирующий два пучка света, и дифракционную решетку, предназначенную для установки на

„„SU„„11 1 А исследуемой поверхности в зоне пересечения пучков перпендикулярно биссектрисе угла между ними, и фотоаппарат, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и точности, оно снабжено оптическим частотным модулятором, размещенным между лазером и коллиматором, фотоприемным блоком, выполненным из двух жестко связанных друг с другом фотодетекторов, установленных в плоскости расщепления симметрично относительно биссектрисы угла между пучками, и электронным фазометром, опорный и измерительный входы которого подключены к выходам фотодетекторов.

1101672

Ти фипиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Изобретение относится к измери, тельной технике, в частности к устройствам измерения деформации, и может быть использовано при аттестации тенэореэисторов.

Известно. Устройство для бескон- 5 тактного измерения деформации, содержащее установленные вдоль оптического пучка лазер, коллиматор, расщепитель, формирующий два пучка света и дифракционную решетку, предназначенную для установки на исследуемой поверхности в зоне пересечения пучков перпендикулярно биссектрисе угла между ними Г1).

Известно также устройство для бесконтактного измерения деформаций, содержащее установленные вдоль оптического пучка лазер, кОллиматор, ° расщепитель, формирующий два пучка света, и дифракционную решетку, предназначенную для установки на исследуемой поверхности в зоне пересечения пучков перпендикулярно биссектрисе угла между ними,и фотоаппарат (2).

Однако известные устройства не обеспечивают требуемую чувствительность и точность измерений,.ограниченные разрешающей способностью и абберациями объектива.

Целью изобретения является увеличение чувствительности и точности измерения. ф

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено оптическим частотным модулятором, размещенным между лазером и коллиматором, фотоприемным блоком, выполненным из двух жестко связанных друг с другом фотодетекторов, установленных в плоскости расщепления симметрично относительно биссектрисы угла между пучками,и электронным фазометром,опорный и измерительный входы которого под- 4О ключе ны к выходам фотодетекторов., На чертеже представлена схема устройства для бесконтактного измерения деформации. устройство содержит установленные 45 . вдоль оптического пучка лазер 1, коллиматор 2, расщепитель 3, Формирующий два пучка света, оси которых пересекаются в плоскости расщепления и дифракционную решетку 4, преднаэ- 50 наченную для установки на исследуемой поверхности в зоне пересечения пучков перпендикулярно биссектрисе угла между осями этих пучков, оптический часто н и модулятор 5, Фото- 55 приемный блок 6, выполненный из двух жестко связанных друг с другом фотодетекторов 7, установленных в плоскости расщепления симметрично относительно биссектрисы Угла между пучками, и электронный фазометр 8, опорный и измерительный входы которого подключены к выходам фотодетекВНИИПИ Заказ 4749/25 торов 7. Расщепитель 3 состоит иэ поляриэационного светоделителя 9, полуволновой пластинки 10 и юетируемых зеркал 11.

Устройство работает следующим образом.

Пучок излучения лазера 1 модулируется оптическим частотным модулятором 5. На выходе модулятора получаются две составляющие излучения с взаимно ортогональной поляризацией и с частотами, отличающимися на частоту задающего генератора модулятора. С помощью поляриэационного светоделителя 9 две составляющие излучения разделяются на два пучка с взаимно ортогональной поляризацией и различной частотой.

Полуволновая пластинка 10 в одном из плеч расщейителя поворачивает плоскость поляризации излучения в о этом плече на 90 . Отразившись от зеркала 11, пучки пересекаются. B зоне пересечения устанавливается объект с дифракционной решеткой 4, штрихи которой перпендикулярны плоскости расширения 3. Угол между осями пучков согласован с периодом дифракционной решетки таким образом, что отраженные дифракционные пучки коллинеарны и перпендикулярны поверхности объекта. Дифракционные пучки интерферируют друг с другом, образующаяся интерференционная картина регистрируется фотодетектором

7 в двух симметричных относительно биссектрисы угла между пучками точках в плоскости расщепителя. Электрические сигналы с фотодетекторов на частоте задающего генератора модулятора 5, подаются на опорный и измерительный входы электронного фазометра 8, который измеряет разность фаз этих сигналов. До деформации объекта расщепитель 3 настраивается примерно на "бесконечную" полосу при интерференции пучков, т.е. что- . бы разность фаэ электрических сигналов была примерно равна:нулю. При деформации объекта период решетки

4 изменяется и появляется угол между дифронированными пучками, что привоцит к образованию интерференционной картины с конечным шагом полос. фаэометр 8 измеряет разность фаэ в пределах одного периода,а целое число периодов при необходимости может быть электронным счетчиком.

Величина деформации определяется по измеренной разности фаэ и по известному периоду решетки 4 и расстоянию между точками, в которых регистрируется оптический сигнал.

Таким образом, повышается чувствительность и точность-измерения деформации объектов. раж 587 Подписное