Способ определения угловой скорости отражающего объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного прецизионного измерения скорости вращения объектов с диффузно-отражающей поверхностью, например валов технологических установок. Целью изобретения является повышение точности измерения угловой скорости исследуемого объекта. Участок поверхности вращающегося отражающего объекта 4 освещают лучом когерентного источника 3, при этом угол падения луча α≠0. Диффузно отраженное излучение пространственно фиксируют в плоскости приемной апертуры А, выделяя излучение в точках 1 и 2, смещенных друг относительно друга в направлении смещения участка освещения поверхности. Выделенное излучение оптически смешивают с опорным излучением источника и проводят преобразование оптических сигналов смешения в электрические фотоприемниками 5,6. Формируют взаимно корреляционную функцию электрических сигналов R<SB POS="POST">12</SB>(R) , изменяя при этом фазу одного из сигналов до значения, при котором центральный максимум R(R) достигает максимального значения, а побочные максимумы, расположенные симметрично относительно главного, равны между собой. Измеряют временное положение Τ <SB POS="POST">о</SB> центрального максимума и вычисляют угловую скорость Ω по формуле Ω=А/22RΤ<SB POS="POST"> </SB>O, где а - расстояние между точками приема 1 и 2 в плоскости приемной апертуры

R - расстояние от плоскости апертуры до оси вращения объекта, параллельной плоскости апертуры. 3 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51)4 С 01 Р 3/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHAM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4245842/24-10 (22) 15,05,87 (46) 07.09,89,Бюл. У 33 (71) Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) И.В.Холин (53) 531.767„(088.8) (56)-Лассан В,Л. и др, Опыт разработки аппаратуры для измерения параметров движения. Л.: ЛДНТП, 1972,,с.19 — 20.

Applied Optics, 1983, Ф 22, р.3520,. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОЙ

СКОРОСТИ ОТРАЖАН1 1ЕГО ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного прецизионного иэмерения скорости вращения. объектов с диффуэно отражающей поверхностью, например валов технологических установок. Целью изобретения является, повышение точности измерения угловой скорости исследуемого объекта, Участок поверхности вращающегося отражающего объекта 4 освещают лучом когерентного источника 3, при этом угол падения луча (1 О. Диф2 фуэно отраженное излучение пространственнб фиксируют в плоскости приемной апертуры А, выделяя излучение в точках 1 и 2, смещенных одна относительно другой в направлении смещения участка освещенной поверхности. Выделенное излучение оптически смешивают с опорным излучением источника и проводят преобразование оптических сигналов смешения в электрические фотоприемниками 5 и 6. Формируют взаимно корреляционную функцию электрических сигналов R () из12 мепя» при этом фазу одного из сигналов до значения, при котором центрьльный максимум R(P) достигает максимального значения, а побочные мак"имумы, расположенные симметрично относительно главного, — равны между собой Измеряют временное положение центрального максимума и вычисляют угловую скорость Я по формуле Sl= а/2 RCoerpe а - расстояние между точками приема 1 и 2 в плоскости приемной апертуры; R —расстояние от плоскости апертуры до оси вращения объекта, параллельной плоскости апертуры 3 ил.

3 1506359

Изобретение относится к лазерной измерительной технике и предназначено для бесконтактного высокоточГ помощьн коррелятора 9 формируют взаимно корреляционную функцию

R,z() электрических сигналов.

Максимально допустимое значение расстояния а ограничено требованием отсутствия декорреляции оптических отраженных сигналов в точке 2 относительно точки 1, выполняемым при условиях а (c Л R где — длиZ на волны излучения источника, R расстояние от плоскости А до освещенного участка поверхности, Ь продольный размер освещенного пятна вдоль направления освещения, При выполнении этих условий оптический сигнал, принимаемый в точке

2 после поворота объекта на угол g воспроизводит оптический сигнал, принимаемый в точке 1 до поворота с точностью, определяемой разностьн их начальных фаз. Коррелограмма сигналов смещения на выходе коррелятора

9 при этом имеет вид, приведенный на фиг.3а.

Согласно способу измерения проводят изменение (регулировку) фазы одного из коррелируемых сигналов до значения, при котором центральный максимум К, (7) достигает максимального значения, а побочные максимумы, расположенные симметрично относительно центрального, становятся равными между собой (фиг.36), При этом временное положение главногс максимума соответствует положению максимума огибающей системы последующее измерение которого позволяет определить угловун скорость объекта Я по формуле а

Я. =

2R л„

Формул а и з о б р е т е н и я

Способ определения угловой скорости отражающего объекта, вклнчаюного измерения скорости вращения объектов с шероховатой, диффуэно отражающей поверхностьн (i апример, валов) R машиностроении, Цель изобретения — повышение точности измерения угловой скорости ис-. 10 следуемого объекта.

На фиг,1 показана схема зондирования и приема отраженного излучения, поясняющая способ измерения (1 и 2 точки приема излучения в плоскости приемной апертуры А); на фиг.2 — коррелограммы с изменением фазы одного из входных сигналов при выполнении условий реализации способа (а), без 20 изменения фазы одного из входных сигналов (б); на фиг ° 3 — блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит источник 3 25 излучения, объект 4, фотоприемники

5 и 6, йазовращатели 7 и 8, коррелятор 9 и блок 10 обработки и регистрации.

Гпособ измерения угловой .коро<-- «30 ти реализуют следующим образом, Участок поверхности вращаншегося

c òðëÿàì <;åão объекта 4 освещант лучом когерентного источника 3 так, что

35 освещающий пучок в плоскости орто, гональной оси вращения и угол o(падения освещающего пучка на поверхность отличны от нуля. Отражснное излучение пространственно фильт- 4П рунт в плоскости приемной апертуры

А следующим образом, Выделянт отраженное излучение в точках 1 и 2 плоскости апертуры, причем точки смещены на расстояние а вдоль направления 45 смещения участка вращанщейся осве— щенности поверхности, При повороте объекта на некоторый малый угол у, соответствующий расстоянию à между точками 1 и 2, спекл-структура отIl ражаемого оптического поля в запороженном" виде также перемещается в плоскости приемной апертуры из точки 1 в точку 2, Выделенное излучение оптически смешивают в точках и 2 апертуры с опорш м излучением источника и проводят преобразование оптических сигналов в электрические с помощьн фотоприемниксв 5 и 6. где R — расстояние от плоскости А до центра вращения О, Изменение фазы электрического сигнала проводят в любой из входных цепей коррелятора с помощьн электрических фазовращателей 7 или 8, Возможно также изменение фазы одного из оптических сигналов смещения, например, путем введения регулируемого фазового сдвига в опорное излучение перед смещением в одной иэ точек 1 и 2 приемной апертуры.

1 5063 щий освещение части поверхности вращающегося объекта лучом когерентного источника, выделение отраженного излучения, выделенного в первой точке апертуры, с опорным из5 лучением когерентного источника, преобразование оптического сигнала смещения в электрический, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений скорости, дополнительно выделяют отраженное излучение во второй точке плоскости приемной апертуры, причем вторую точку выбирают смещенной относительно первой в направлении вращения отражающего объекта, оптически смешивают отраженное излучение, выделенное во второй точке приемной апертуры, с опорным излучением коге- 20 рентного источника и преобразуют оптический сигнал смещения в электгде а расстояние между точками приема в плоскости апертуры; — расстояние от плоскости приемной апертуры до оси вращения объекта, параллельной плоскости апертуры, 59

6 рический, формируют взаимно корреляционную функцию электрических сигналов, изменяют при этом фазу одного из сигналов до значения, при котором центральный максимум взаимно корре" ляционной функции достигает максимального значения, а побочные максимумы, расположенные симметрично относительно главного, равны между собой, измеряют временное положение

Со центрального максимума, после чего вычисляют угловую скорость 51 по формуле

a/2R i ) 1506359

Составитель A,Òèìoôååâ

Редактор А,Козориз Техред М.яндык

Корректор 0,Кравцова

Заказ 5423/46

Тираж 789

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101