Óñòðîéñòâî äëÿ ñíÿòèÿ ñòàòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ëèíåéíûõ ïüåçîäâèãàòåëåé
Îñîáåííîñòè ðàçðàáîòêè óñòðîéñòâà äëÿ ñíÿòèÿ ñòàòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ëèíåéíûõ ïüåçîäâèãàòåëåé, åãî ñòðóêòóðà. Àíàëèç îïòè÷åñêîé ñõåìû èçìåðèòåëÿ ìèêðîïåðåìåùåíèé. Òåõíè÷åñêèé ðåçóëüòàò êàê ïîâûøåíèå òî÷íîñòè åìêîñòíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïåðåìåùåíèé.
| Ðóáðèêà | Ïðîèçâîäñòâî è òåõíîëîãèè |
| Âèä | äèïëîìíàÿ ðàáîòà |
| ßçûê | ðóññêèé |
| Äàòà äîáàâëåíèÿ | 14.01.2013 |
| Ðàçìåð ôàéëà | 2,2 M |
Îòïðàâèòü ñâîþ õîðîøóþ ðàáîòó â áàçó çíàíèé ïðîñòî. Èñïîëüçóéòå ôîðìó, ðàñïîëîæåííóþ íèæå
Ñòóäåíòû, àñïèðàíòû, ìîëîäûå ó÷åíûå, èñïîëüçóþùèå áàçó çíàíèé â ñâîåé ó÷åáå è ðàáîòå, áóäóò âàì î÷åíü áëàãîäàðíû.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ íàèáîëüøóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü è øèðîêèé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí îáåñïå÷èâàþò ðåíòãåíîâñêèå èíòåðôåðîìåòðû, êîòîðûå ðåàëèçóþò ñïåêòðîìåòðè÷åñêèé ñïîñîá èçìåðåíèÿ. Îäíàêî â ñëó÷àÿõ, ëåæàùèõ çà ïðåäåëàìè ìåòðîëîãèè è èçó÷åíèÿ êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû ìàòåðèàëîâ, èõ èñïîëüçîâàíèå íå íàõîäèò ïðèìåíåíèÿ èç-çà áîëüøîé èíåðöèîííîñòè ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà, ãðîìîçäêîñòè àïïàðàòóðíîãî èñïîëíåíèÿ, ñëîæíîñòè è äîðîãîâèçíû.
Øèðîêîå ïðèìåíåíèå äëÿ èçìåðåíèÿ ìàëûõ ïåðåìåùåíèé íàøëè åìêîñòíûå è èíäóêòèâíûå äàò÷èêè. Îãðàíè÷åíèå èõ ïðèìåíåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ òåì îáñòîÿòåëüñòâîì, ÷òî ïîâûøåíèå ÷óâñòâèòåëüíîñòè ýòèõ äàò÷èêîâ íåèçáåæíî ïðèâîäèò ê ñóæåíèþ äèíàìè÷åñêîãî äèàïàçîíà èç-çà íåëèíåéíîñòè àíàëîãîâîé èçìåðèòåëüíîé õàðàêòåðèñòèêè. Âûáîð îïðåäåëåííîãî ó÷àñòêà õàðàêòåðèñòèêè îïðåäåëÿåò äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí äàò÷èêà (ñì., íàïðèìåð, À.Ì.Òóðè÷èí è ñîàâ. Ýëåêòðè÷åñêèå èçìåðåíèÿ íåýëåêòðè÷åñêèõ âåëè÷èí. - Ë.: Ýíåðãèÿ, 1975, ñòð.96-98).
Èçâåñòíû óñòðîéñòâà äëÿ èçìåðåíèÿ ìàëûõ ïåðåìåùåíèé, îñíîâàííûå íà èñêóññòâåííîì êâàíòîâàíèè ëèíåéíûõ èëè óãëîâûõ ïåðåìåùåíèé ñ ïîìîùüþ ðàñïðåäåëåííûõ êâàíòóþùèõ èçìåðèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ (ðåøåòîê).  êà÷åñòâå ïðèìåðà ìîæåò áûòü óêàçàí øèôðàòîð ïðèðàùåíèÿ (Ê.Áðèíäëè. Èçìåðèòåëüíûå ïðåîáðàçîâàòåëè: Ñïðàâî÷íîå ïîñîáèå. Ïåðåâîä ñ àíãëèéñêîãî. Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1991, ñòð.62-63). Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü øèôðàòîðîâ ïðèðàùåíèÿ òàêîãî òèïà çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà ÷óâñòâèòåëüíûõ ñåãìåíòîâ íà äèñêå èëè ïîëîñêå ïðåîáðàçîâàòåëÿ, ÷òî è îïðåäåëÿåò ìåõàíè÷åñêèé ïðåäåë èõ ÷óâñòâèòåëüíîñòè (íå âûøå 0,01 ìèêðîíà).
Íàèáîëåå áëèçêèì ðåøåíèåì, ïðèíÿòûì â êà÷åñòâå ïðîòîòèïà, ÿâëÿåòñÿ äàò÷èê ìèêðîïåðåìåùåíèé ïî àâòîðñêîìó ñâèäåòåëüñòâó ÑÑÑÐ ¹ 947626, â êîòîðîì ðåàëèçóåòñÿ ñïîñîá èçìåðåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ýôôåêòîâ åñòåñòâåííîãî êâàíòîâàíèÿ. Ýòî óñòðîéñòâî âêëþ÷àåò ñîñòîÿùèé èç ÷óâñòâèòåëüíîãî è èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòîâ ïðåîáðàçîâàòåëü ìîíîòîííûõ ïåðåìåùåíèé â èìïóëüñíûé äåëüòà-ìîäóëèðîâàííûé ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë. ×óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò çàêðåïëåí íà óïðóãîé ìåìáðàíå è âçàèìîäåéñòâóåò ñ èñòî÷íèêîì ìèêðîïåðåìåùåíèÿ (êîíòðîëèðóåìûì îáúåêòîì), à ïîäïðóæèíåííûé ïîäâèæíûé èçìåðèòåëüíûé ýëåìåíò ÿâëÿåòñÿ ñåðäå÷íèêîì ýëåêòðîìàãíèòà, êîòîðûé ïðè ïîäà÷å íà íåãî òîêà âîçáóæäåíèÿ ñ ôîðìèðîâàòåëÿ ñèãíàëà ôèêñèðóåò èçìåðèòåëüíûé ýëåìåíò â ïîëîæåíèè íàëè÷èÿ êîíòàêòà ñ ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòîì.
 èñõîäíîì ñîñòîÿíèè íàëè÷èå ýëåêòðè÷åñêîãî êîíòàêòà ìåæäó ÷óâñòâèòåëüíûì è èçìåðèòåëüíûì ýëåìåíòàìè ñîçäàåò çàìêíóòóþ ýëåêòðè÷åñêóþ öåïü, ïî êîòîðîé ïðîòåêàåò ýëåêòðè÷åñêèé òîê; â ðåçóëüòàòå íà âûõîäå ôîðìèðîâàòåëÿ ñèãíàëà ïîÿâëÿåòñÿ òîê âîçáóæäåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòà, ôèêñèðóþùåãî èçìåðèòåëüíûé ýëåìåíò. Ïðè ïåðåìåùåíèè êîíòðîëèðóåìîãî îáúåêòà ÷óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò ïîä äåéñòâèåì èçìåðèòåëüíîãî óñèëèÿ, ñîçäàâàåìîãî ìåìáðàíîé, ïåðåìåùàåòñÿ â íàïðàâëåíèè ðàçìûêàíèÿ êîíòàêòà ìåæäó èçìåðèòåëüíûì è ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòàìè.  ìîìåíò ðàçðûâà ýëåêòðè÷åñêîé öåïè ôîðìèðîâàòåëü ñèãíàëà ñíèìàåò òîê âîçáóæäåíèÿ ñ îáìîòêè ôèêñèðóþùåãî ýëåêòðîìàãíèòà, è èçìåðèòåëüíûé ýëåìåíò ïîä äåéñòâèåì ïðóæèíû ïåðåìåùàåòñÿ â íàïðàâëåíèè ê ÷óâñòâèòåëüíîìó ýëåìåíòó äî ìîìåíòà âîññòàíîâëåíèÿ êîíòàêòà ìåæäó ÷óâñòâèòåëüíûì è èçìåðèòåëüíûì ýëåìåíòàìè è ôèêñàöèè èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòà â íîâîì ïîëîæåíèè.
Ïðåðûâàíèå è âîññòàíîâëåíèå êîíòàêòà ñîçäàåò ïåðåäíèé è çàäíèé ôðîíòû èìïóëüñíîãî ñèãíàëà, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ýêâèâàëåíòíûì åäèíè÷íîìó ïåðåìåùåíèþ èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòà, îñóùåñòâëÿÿ, òàêèì îáðàçîì, ïðåîáðàçîâàíèå ìîíîòîííîãî ïåðåìåùåíèÿ â èìïóëüñíûé äåëüòà-ìîäóëèðîâàííûé ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë ïóòåì èñïîëüçîâàíèÿ åñòåñòâåííîãî êâàíòóþùåãî ýôôåêòà-ãèñòåðåçèñà. Êâàíòóåìîå ïåðåìåùåíèå ïðè ýòîì õàðàêòåðèçóåòñÿ âåëè÷èíîé, îïðåäåëÿåìîé äâóìÿ ñîñòîÿíèÿìè ýëåêòðè÷åñêîãî êîíòàêòà (çàìêíóòî-ðàçîìêíóòî).
Íåäîñòàòîê èçâåñòíîãî óñòðîéñòâà îïðåäåëÿåòñÿ òåì îáñòîÿòåëüñòâîì, ÷òî â ìîìåíò óñòàíîâëåíèÿ êîíòàêòà ìåæäó èçìåðèòåëüíûì è ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòàìè óñèëèå äàâëåíèÿ ïðóæèíû, ïåðåìåùàþùåé èçìåðèòåëüíûå ýëåìåíòû, ïåðåäàåòñÿ ÷åðåç ÷óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò íà êîíòðîëèðóåìûé îáúåêò, â êîòîðîì ïîä äåéñòâèåì ýòîãî êîíòàêòíîãî óñèëèÿ âîçíèêàåò óïðóãàÿ ìèêðîäåôîðìàöèÿ. Âåëè÷èíà ýòîé ìèêðîäåôîðìàöèè ïîä äåéñòâèåì ïðóæèíû îãðàíè÷èâàåò ïðåäåëüíî äîñòèãàåìóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü óñòðîéñòâà äî óðîâíÿ 0,2 ìèêðîíà. Êðîìå òîãî, ïðè ðàçìûêàíèè ýëåêòðè÷åñêîãî êîíòàêòà âîçíèêàåò ýëåêòðîýðîçèîííûé ìîñòèê. Ýòîò ìîñòèê äëÿ òîêà ðàñïîçíàåòñÿ ôîðìèðîâàòåëåì ñèãíàëà êàê íàëè÷èå êîíòàêòà, à èçìåðèòåëüíûé èìïóëüñ âîçíèêàåò óæå ïîñëå ðàçðûâà îáðàçóþùåãîñÿ ìîñòèêà. Òàêèì îáðàçîì, äëèíà êàæäîãî ìèêðîïåðåìåùåíèÿ èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòà íå ìîæåò áûòü ìåíüøåé, ÷åì îáùàÿ äëèíà ýëåêòðîýðîçèîííîãî ìîñòèêà è âåëè÷èíû âîçíèêøåé ìèêðîäåôîðìàöèè. Îäíîâðåìåííî ñ ýòèì âîçíèêíîâåíèå ýëåêòðîýðîçèîííîãî ìîñòèêà ïðèâîäèò ê íàðóøåíèþ ãåîìåòðèè êîíòàêòíûõ ýëåìåíòîâ, ÷òî ñîçäàåò íåñòàáèëüíîñòü èõ ìåòðîëîãè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ.
Öåëüþ ïðåäëàãàåìîãî èçîáðåòåíèÿ ÿâëÿåòñÿ ïîâûøåíèå ÷óâñòâèòåëüíîñòè óñòðîéñòâà â øèðîêîì äèíàìè÷åñêîì äèàïàçîíå ïóòåì óñòðàíåíèÿ óïðóãèõ ìèêðîäåôîðìàöèé â ðàçìåðíîé öåïè "äàò÷èê - îáúåêò", à òàêæå óñòðàíåíèå ýëåêòðîýðîçèîííûõ ïðîöåññîâ íà ðàáî÷èõ ïîâåðõíîñòÿõ ÷óâñòâèòåëüíîãî è èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòîâ.
Ïîñòàâëåííàÿ öåëü äîñòèãàåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: óñòðîéñòâî äëÿ èçìåðåíèÿ ìèêðîïåðåìåùåíèé ñîäåðæèò èçìåðèòåëüíûé è ÷óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíòû, ìåìáðàíó, ôîðìèðîâàòåëü ñèãíàëà, âûõîä êîòîðîãî ñîåäèíÿåòñÿ ñ îáìîòêîé ôèêñèðóþùåãî ýëåêòðîìàãíèòà, è, êðîìå òîãî, óñòðîéñòâî äîïîëíèòåëüíî ñíàáæåíî òÿíóùèì ýëåêòðîìàãíèòîì, êîòîðûé âçàèìîäåéñòâóåò ñ èçìåðèòåëüíûì ýëåìåíòîì; îáìîòêà òÿíóùåãî ýëåêòðîìàãíèòà ñâÿçàíà ñî âòîðûì âûõîäîì ôîðìèðîâàòåëÿ ñèãíàëà, èíâåðñíûì îòíîñèòåëüíî âûõîäà, ñâÿçàííîãî ñ îáìîòêîé ôèêñèðóþùåãî ýëåêòðîìàãíèòà.
Ìàêñèìàëüíûé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí èçìåðÿåìûõ ìèêðîïåðåìåùåíèé ìîæåò îáåñïå÷èâàòüñÿ ðàçìåùåíèåì òÿíóùåãî ýëåêòðîìàãíèòà íà ìåìáðàíå, ñâÿçàííîé ñ ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòîì.
Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ îáðàçîâàíèÿ íà ðàáî÷èõ ïîâåðõíîñòÿõ ÷óâñòâèòåëüíîãî è èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòîâ îêèñíûõ, âîäÿíûõ è äðóãèõ ïîäîáíûõ ïëåíîê çàÿâëÿåìîå óñòðîéñòâî ïîìåùàþò â ãåðìåòè÷íûé êîðïóñ, çàïîëíåííûé èíåðòíîé ñðåäîé.
Ñïîñîá ïðåîáðàçîâàíèÿ ìèêðîïåðåìåùåíèé â ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë, êîòîðûé èñïîëüçóþò â çàÿâëÿåìîì óñòðîéñòâå, èñêëþ÷àåò îáðàçîâàíèå ýëåêòðîýðîçèîííûõ ìîñòèêîâ â ðàáî÷åì çàçîðå. Ýòîò ñïîñîá çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ôèêñàöèþ èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòà îñóùåñòâëÿþò ïðè âîçíèêíîâåíèè ìåæäó èçìåðèòåëüíûì è ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòàìè òîêà àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè, à îñâîáîæäàþò è ñìåùàþò èçìåðèòåëüíûé ýëåìåíò ïðè ñðûâå òîêà àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè,
Íà ÷åðòåæå ïðåäñòàâëåíà ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà óñòðîéñòâà.
Óñòðîéñòâî äëÿ èçìåðåíèÿ ìèêðîïåðåìåùåíèé ñîñòîèò èç ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà 1, èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòà 2 ñ øàéáîé 3, ôèêñèðóþùåãî ýëåêòðîìàãíèòà 4 è òÿíóùåãî ýëåêòðîìàãíèòà 5. Èçìåðèòåëüíûé ýëåìåíò 2 ñîåäèíÿþò ñ ôîðìèðîâàòåëåì ñèãíàëà 6, êîòîðûé ñîäåðæèò èñòî÷íèê ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ 7 è îãðàíè÷èòåëü ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà 8. Âûõîä ôîðìèðîâàòåëÿ ñèãíàëà 6 ñâÿçûâàþò ñ âõîäîì óñèëèòåëÿ 9, ïðÿìîé âûõîä êîòîðîãî ñîåäèíÿþò ñ îáìîòêîé ôèêñèðóþùåãî ýëåêòðîìàãíèòà 4, à èíâåðñíûé âûõîä ñîåäèíÿþò ñ îáìîòêîé òÿíóùåãî ýëåêòðîìàãíèòà 5. Òÿíóùèé ýëåêòðîìàãíèò 5 ðàñïîëàãàþò íà ìåìáðàíå 10, êîòîðàÿ â ñîâîêóïíîñòè ñ êîðïóñîì 11 îáðàçóåò ãåðìåòè÷íóþ êàìåðó 12, çàïîëíåííóþ çàùèòíîé ñðåäîé. Èìïóëüñíûé âûõîäíîé ñèãíàë ñ óñèëèòåëÿ 9 ïîñòóïàåò íà èíäèêàòîð 13. Óñëîâíûé êîíòðîëèðóåìûé îáúåêò 14 ñâÿçûâàþò ñ ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòîì.
Óñòðîéñòâî ðàáîòàåò ñëåäóþùèì îáðàçîì.
Ïðè ïåðåìåùåíèè ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà 1 ïîä äåéñòâèåì óïðóãîé ñèëû ìåìáðàíû 10 âñëåä çà êîíòðîëèðóåìûì îáúåêòîì 14 ïðîèñõîäèò ñðûâ ýëåêòðîïðîâîäíîñòè â èçìåðèòåëüíîé öåïè: èñòî÷íèê ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ 7 - îãðàíè÷èòåëü òîêà 8 - èçìåðèòåëüíûé ýëåìåíò 2 - ÷óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò 1 - ìåìáðàíà 10 - «çåìëÿ».  ìîìåíò ñðûâà òîêà àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè ïî ñèãíàëó ñ ôîðìèðîâàòåëÿ ñèãíàëà 6 óñèëèòåëü 9 ñíèìàåò òîê âîçáóæäåíèÿ ñ ôèêñèðóþùåãî ýëåêòðîìàãíèòà 4 è îäíîâðåìåííî ïîäàåò òîê âîçáóæäåíèÿ íà îáìîòêó òÿíóùåãî ýëåêòðîìàãíèòà 5. Ïîä äåéñòâèåì ñèëû ïðèòÿæåíèÿ ñî ñòîðîíû òÿíóùåãî ýëåêòðîìàãíèòà 5, ïðèêëàäûâàåìîé ê øàéáå 3, èçìåðèòåëüíûé ýëåìåíò 2, îñâîáîæäåííûé îò ôèêñèðóþùåãî óñèëèÿ ýëåêòðîìàãíèòà 4, ïåðåìåùàåòñÿ â íàïðàâëåíèè ê ÷óâñòâèòåëüíîìó ýëåìåíòó 1. Ýòî ïåðåìåùåíèå ïðîèñõîäèò äî ìîìåíòà âîçíèêíîâåíèÿ òîêà àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè ìåæäó ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòîì 1 è èçìåðèòåëüíûì ýëåìåíòîì 2 óêàçàííîé âûøå èçìåðèòåëüíîé öåïè, ò.å. íà ðàññòîÿíèè, îïðåäåëÿåìîì âûðàæåíèåì:
=U/E,
ãäå - âåëè÷èíà çàçîðà ìåæäó èçìåðèòåëüíûì ýëåìåíòîì 2 è ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòîì 1, ïðè êîòîðîì âîçíèêàåò òîê àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè;
U - âûáðàííàÿ âåëè÷èíà ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ;
Å - íàïðÿæåííîñòü ïîëÿ àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè, ðàâíàÿ ˜109 âîëüò/ìåòð.
Ïðè âûáðàííîé âåëè÷èíå ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ, ðàâíîé 0,05 âîëüòà, ðàññòîÿíèå, ïðè êîòîðîì áóäåò ïðîèñõîäèòü âîçíèêíîâåíèå òîêà àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè, ñîñòàâëÿåò 5·10-11 ìåòðà, èëè 0,5
 ìîìåíò ïîÿâëåíèÿ òîêà ýìèññèè ïî ñèãíàëó ñ óñèëèòåëÿ 9 ýëåêòðîìàãíèòû 4 è 5 ìåíÿþò ñâîå ñîñòîÿíèå: ñ òÿíóùåãî ýëåêòðîìàãíèòà 5 ñíèìàåòñÿ òîê âîçáóæäåíèÿ, à ôèêñèðóþùèé ýëåêòðîìàãíèò 4, ïðèòÿãèâàÿ ê ñåáå èçìåðèòåëüíûé ýëåìåíò 2, ôèêñèðóåò åãî â íîâîì ïîëîæåíèè. Ïðîäîëæàþùååñÿ ïåðåìåùåíèå ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà 1 ïîä äåéñòâèåì óïðóãîé ñèëû ìåìáðàíû 10 âñëåä çà ïåðåìåùàþùèìñÿ êîíòðîëèðóåìûì îáúåêòîì 14 ïðèâîäèò ê ñðûâó òîêà àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè (ïðè ðàññòîÿíèè ìåæäó èçìåðèòåëüíûì 2 è ÷óâñòâèòåëüíûì 1 ýëåìåíòàìè, ðàâíîì +, ãäå - âåëè÷èíà ãèñòåðåçèñà àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè), è ïðîöåññ ïîâòîðÿåòñÿ â ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, îïèñàííîé âûøå.
Êàæäûé ïîâòîðÿþùèéñÿ ïðè ïåðåìåùåíèè ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà 1 öèêë ôîðìèðóåò ïåðåäíèé è çàäíèé ôðîíòû èìïóëüñîâ, êîòîðûå ýêâèâàëåíòíû åäèíè÷íîìó ïåðåìåùåíèþ èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòà 2. Âîçíèêàþùèå èìïóëüñû ñ óñèëèòåëÿ 9 ïîñòóïàþò íà èíäèêàòîð 13 è ðåãèñòðèðóþòñÿ.
«Öåíà» îäíîãî èìïóëüñà îïðåäåëÿåòñÿ ñóììàðíûì ãèñòåðåçèñîì, êîòîðûé çàâèñèò îò èíåðöèîííîñòè èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòà 2 è âðåìåíè ñðàáàòûâàíèÿ òÿíóùåãî ýëåêòðîìàãíèòà 5 è ôèêñèðóþùåãî ýëåêòðîìàãíèòà 4, à òàêæå îò âåëè÷èíû ãèñòåðåçèñà àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè.
Ðàçìåùåíèå òÿíóùåãî ýëåêòðîìàãíèòà 5 íà ìåìáðàíå 10 îáåñïå÷èâàåò ðàáîòîñïîñîáíîñòü óñòðîéñòâà íà âñåé äëèíå õîäà èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòà 2, îïðåäåëÿåìîé äîïóñòèìûì ïðîãèáîì ìåìáðàíû 10. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ïðè ïåðåìåùåíèÿõ ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà 1 ðàáî÷èé ìàãíèòíûé çàçîð â ýòîì ñëó÷àå ñîõðàíÿåòñÿ íåèçìåííûì.
Ðàçìåùåíèå èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòà 2 è ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà 1 â ãåðìåòè÷íîé êàìåðå 12, îãðàíè÷åííîé êîðïóñîì 11 è ìåìáðàíîé 10 è çàïîëíåííîé èíåðòíîé ñðåäîé, èñêëþ÷àåò îáðàçîâàíèå íà èõ ðàáî÷èõ ïîâåðõíîñòÿõ îêèñíûõ è òîìó ïîäîáíûõ ïëåíîê, ïðåïÿòñòâóþùèõ âîçíèêíîâåíèþ òîêà àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè.
Ê ïðåäëàãàåìîìó ðåøåíèþ îòíîñÿòñÿ ñëåäóþùèå îñîáåííîñòè:
- ïðåîáðàçîâàíèå ìîíîòîííûõ ìèêðîïåðåìåùåíèé â äåëüòà-ìîäóëèðîâàííûé èìïóëüñíûé ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë ïðîèñõîäèò áåç âîçíèêíîâåíèÿ ìèêðîäåôîðìàöèé â ðàçìåðíîé öåïè «äàò÷èê - îáúåêò». Êàê ïîêàçàíî âûøå, ýòî îáåñïå÷èâàåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: ïåðåõîä èçìåðèòåëüíîé ñõåìû èç îäíîãî óñòîé÷èâîãî ñîñòîÿíèÿ â äðóãîå ñîñòîÿíèå ïðîèñõîäèò ïðè îòñóòñòâèè ïðÿìîãî ýëåêòðè÷åñêîãî êîíòàêòà ìåæäó èçìåðèòåëüíûì ýëåìåíòîì 2 è ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòîì 1 è, ñëåäîâàòåëüíî, áåç âîçíèêíîâåíèÿ óïðóãèõ äåôîðìàöèé;
- ÷óâñòâèòåëüíîñòü èçìåðèòåëüíîé ñõåìû çàäàåòñÿ âûáðàííîé âåëè÷èíîé ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ.
Ñîâîêóïíîñòü çàÿâëÿåìûõ ïðèçíàêîâ óñòðîéñòâà è ñïîñîáà îáåñïå÷èâàåò ïðåîáðàçîâàíèå ìèêðîïåðåìåùåíèé â äåëüòà-ìîäóëèðîâàííûé èìïóëüñíûé ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë ñ ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ óñòðîéñòâà â äèàïàçîíå åäèíèö àíãñòðåìîâ.
Ïðèìåð ðåàëèçàöèè èçîáðåòåíèÿ
Èçìåðåíèå ïåðåìåùåíèÿ ìåòàëëè÷åñêîãî ñòåðæíÿ ïðîâîäèëîñü ïî ìåòîäèêå, îïðåäåëÿåìîé ÃÎÑÒ 8.491-83 (GOST 8.491-83) (ÃÎÑÒ - îáùåñîþçíûé ãîñóäàðñòâåííûé ñòàíäàðò áûâøåãî ÑÑÑÐ), íî åãî ïåðåìåùåíèå çàäàâàëîñü òåðìè÷åñêèì ïóòåì. Ýòî ïîçâîëÿëî èñêëþ÷èòü íåêîòîðûå ïîìåõè, ñâÿçàííûå ñ íåðàâíîìåðíîñòüþ ïåðåìåùåíèÿ â ñëó÷àå ïðèìåíåíèÿ âèíòîâîé ïàðû (ïî ìåòîäèêå ÃÎÑÒ).  êà÷åñòâå ýòàëîííîãî ïðèáîðà èñïîëüçîâàëàñü èçìåðèòåëüíàÿ ïðóæèííàÿ ãîëîâêà (îïòèêàòîð) òèïà 01Ï. Ïðè óäëèíåíèè ñòåðæíÿ íà îäèí ìèêðîí, çàðåãèñòðèðîâàííîì îïòèêàòîðîì, ôîðìèðîâàòåëü ñèãíàëà çàÿâëÿåìîãî äàò÷èêà âûðàáàòûâàë ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èç 2·104 èìïóëüñîâ, çàôèêñèðîâàííûõ ÷àñòîòîìåðîì ×Ç-34À (ïðè èñïîëüçîâàíèè çîëîòûõ ïîâåðõíîñòåé èçìåðèòåëüíîãî è ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòîâ è âåëè÷èíå ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ â èçìåðèòåëüíîé öåïè, ðàâíîãî 0,05 âîëüòà). Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî îäíîìó èìïóëüñó ñîîòâåòñòâóåò 1/2·10-10 ìåòðà, ò.å. 0,5 âåëè÷èíà, îïðåäåëÿþùàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü çàÿâëåííîãî óñòðîéñòâà.
 ñëó÷àå íåîáõîäèìîñòè èçìåðåíèÿ çíàêîïåðåìåííûõ ïåðåìåùåíèé ïðåäëîæåííîå óñòðîéñòâî ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàíî â äâóõêàíàëüíîì âàðèàíòå.
Ôîðìóëà èçîáðåòåíèÿ
1. Óñòðîéñòâî äëÿ èçìåðåíèÿ ìèêðîïåðåìåùåíèé, ñîñòîÿùåå èç èçìåðèòåëüíîãî è ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòîâ ôîðìèðîâàòåëÿ ñèãíàëà, ìåìáðàíû, ñâÿçàííîé ñ ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòîì, è ôèêñèðóþùåãî ýëåêòðîìàãíèòà, îáìîòêà êîòîðîãî ñâÿçàíà ñ âûõîäîì ôîðìèðîâàòåëÿ ñèãíàëà, îòëè÷àþùååñÿ òåì, ÷òî îíî äîïîëíèòåëüíî ñíàáæåíî òÿíóùèì ýëåêòðîìàãíèòîì, âçàèìîäåéñòâóþùèì ñ èçìåðèòåëüíûì ýëåìåíòîì, à îáìîòêà òÿíóùåãî ýëåêòðîìàãíèòà ñâÿçàíà ñî âòîðûì âûõîäîì ôîðìèðîâàòåëÿ ñèãíàëà, èíâåðñíûì îòíîñèòåëüíî âûõîäà, ñâÿçàííîãî ñ îáìîòêîé ôèêñèðóþùåãî ýëåêòðîìàãíèòà.
2. Óñòðîéñòâî ïî ï.1, îòëè÷àþùååñÿ òåì, ÷òî òÿíóùèé ýëåêòðîìàãíèò óñòàíîâëåí íà ìåìáðàíå, ñâÿçàííîé ñ ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòîì.
3. Óñòðîéñòâî ïî ï.1, îòëè÷àþùååñÿ òåì, ÷òî óêàçàííîå óñòðîéñòâî ðàçìåùàþò â ãåðìåòè÷íîì, çàïîëíåííîì èíåðòíîé ñðåäîé êîðïóñå, îäíà èç ñòåíîê êîòîðîãî îáðàçîâàíà ìåìáðàíîé, ñâÿçàííîé ñ ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòîì.
4. Ñïîñîá ïðåîáðàçîâàíèÿ ìèêðîïåðåìåùåíèÿ â ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë ïóòåì åñòåñòâåííîãî êâàíòîâàíèÿ, âêëþ÷àþùèé îïåðàöèè ôèêñàöèè è îñâîáîæäåíèÿ èçìåðèòåëüíîãî ýëåìåíòà ñ ïîñëåäóþùèì åãî ïåðåìåùåíèåì â íàïðàâëåíèè ê ÷óâñòâèòåëüíîìó ýëåìåíòó, îòëè÷àþùèéñÿ òåì, ÷òî èçìåðèòåëüíûé ýëåìåíò ôèêñèðóþò ïðè âîçíèêíîâåíèè òîêà àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè, à îñâîáîæäàþò ïðè ñðûâå òîêà àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè.
Ðèñ.
Ïðèëîæåíèå Ä
Óñòðîéñòâî äëÿ èçìåðåíèÿ ìàëûõ ëèíåéíûõ ïåðåìåùåíèé
Óñòðîéñòâî äëÿ èçìåðåíèÿ ìàëûõ ëèíåéíûõ ïåðåìåùåíèé ñîäåðæèò äâå ôàçîâûå äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè, ùóï, êîòîðûé ââîäèòñÿ â êîíòàêò ñ èññëåäóåìûì îáðàçöîì. Òàêæå îíî ñîäåðæèò ñèñòåìó ïðîñâå÷èâàíèÿ ðåøåòîê ëàçåðíûì ïó÷êîì, ñîñòîÿùóþ èç ëàçåðà ñ êîëëèìàòîðîì ëó÷à, ïðîñòðàíñòâåííîãî ôèëüòðà, ôîòîäèîäà, è èçìåðèòåëü âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Êðîìå òîãî, äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè íàíåñåíû íà äâóõ ïðîòèâîïîëîæíûõ ïàðàëëåëüíûõ ñòîðîíàõ ïðîçðà÷íîãî áëîêà. Áëîê çàêðåïëåí íà îñè, èìååò ñòåïåíü ñâîáîäû ïîâîðîòà îòíîñèòåëüíî ýòîé îñè è ñâÿçàí ñî ùóïîì òàê, ÷òî âåêòîð ïåðåìåùåíèÿ, âîçäåéñòâóþùåãî íà ùóï, ïðîõîäèò íà íåêîòîðîì ðàññòîÿíèè îò îñè âðàùåíèÿ áëîêà. Ñèñòåìà ïðîñâå÷èâàíèÿ ðåøåòîê óñòàíîâëåíà íà îòäåëüíîì ïîâîðîòíîì îñíîâàíèè, ñâÿçàííîì ñ ðåãóëèðîâî÷íûì ìåõàíèçìîì. Òåõíè÷åñêèé ðåçóëüòàò - èñêëþ÷åíèå óãëîâîé ðàññòðîéêè äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê â ïðîöåññå ðàáîòû, äîñòèæåíèå ìàëîãî óñèëèÿ íà ùóïå ïðè èçìåðåíèè ëèíåéíîãî ïåðåìåùåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîãî óçëà äàò÷èêà - áëîêà ðåøåòîê. 1 èë.
Èçîáðåòåíèå îòíîñèòñÿ ê îïòîýëåêòðîíèêå è ïðåäíàçíà÷åíî äëÿ èçìåðåíèÿ ìàëûõ ëèíåéíûõ ïåðåìåùåíèé ñ âûñîêèì ðàçðåøåíèåì ïîðÿäêà äîëåé íàíîìåòðà.
Èçâåñòíû óñòðîéñòâà îïòîýëåêòðîííîãî òèïà äëÿ èçìåðåíèÿ ëèíåéíûõ ïåðåìåùåíèé, îñíîâàííûå íà ïðèíöèïå ïåðåêðûòèÿ ñâåòîâîãî ïó÷êà ñèñòåìîé èç äâóõ ïåðèîäè÷åñêèõ àìïëèòóäíûõ ðåøåòîê - ðàñòðîâ [1], óñòàíîâëåííûõ â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îäíà îò äðóãîé íà óïðóãèõ ïîäâåñàõ òèïà ïàðàëëåëîãðàììà è ïðîñâå÷èâàåìûõ ñâåòîâûì ïó÷êîì îò èñòî÷íèêà. Ïðè ïåðåìåùåíèè îäíîé èç ðåøåòîê, ñâÿçàííîé ñî ùóïîì, îòíîñèòåëüíî äðóãîé (îïîðíîé) ðåøåòêè ïëîùàäü îêîí, ïðîçðà÷íûõ äëÿ ñâåòîâîãî ïó÷êà, èçìåíÿåòñÿ. Ïðè ýòîì èçìåíÿåòñÿ ñâåòîâîé ïîòîê, ïðîõîäÿùèé îò èñòî÷íèêà èçëó÷åíèÿ ÷åðåç ñèñòåìó ðàñòðîâ íà ôîòîäåòåêòîð. Çàâèñèìîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ñèãíàëà ñ âûõîäà ôîòîäåòåêòîðà Uâûõ îò ïåðåìåùåíèÿ ðåøåòêè õ èìååò ëèíåéíûé ó÷àñòîê çíà÷èòåëüíîé ïðîòÿæåííîñòè Uâûõ=kx, êîòîðûé èñïîëüçóåòñÿ äëÿ èçìåðåíèé. Êîýôôèöèåíò k èçìåðÿåòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî è âåëè÷èíà ïåðåìåùåíèÿ çàòåì îïðåäåëÿåòñÿ êàê x=(Uâûõ/k).
Ïðè êîíñòðóèðîâàíèè èçìåðèòåëåé ñ ðàñòðîâûìè ðåøåòêàìè íåîáõîäèìî ðàñïîëàãàòü ðåøåòêè î÷åíü áëèçêî äðóã ê äðóãó âî èçáåæàíèå âëèÿíèÿ äèôðàêöèîííûõ ÿâëåíèé íà õàðàêòåðèñòèêè ëèíåéíîñòè è îáåñïå÷èòü èõ ïàðàëëåëüíîñòü â ïðîöåññå ïåðåìåùåíèÿ, ÷òî òðåáóåò âûñîêîé òî÷íîñòè è æåñòêîñòè óïðóãèõ ïîäâåñîâ. Íàèáîëåå áëèçêèì àíàëîãîì ïðåäëàãàåìîãî óñòðîéñòâà ÿâëÿåòñÿ äèôðàêöèîííûé èçìåðèòåëü ëèíåéíûõ ìàëûõ ïåðåìåùåíèé è âèáðàöèé, îïèñàííûé â [2], êîòîðûé ñîñòîèò èç ëàçåðà, äâóõ äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê ôàçîâîãî òèïà ñ ïðÿìîóãîëüíûì ïðîôèëåì â âèäå ìåàíäðà ñ ãëóáèíîé ïðîñòðàíñòâåííîé ôàçîâîé ìîäóëÿöèè ñâåòîâîãî ïó÷êà Ôì=45° è ñ îäèíàêîâûì ïåðèîäîì ïîðÿäêà 50-200 ìêì. Ðåøåòêè óñòàíîâëåíû íà äâóõ ïîäâåñàõ òèïà ïàðàëëåëîãðàììà. Îäíà èç ðåøåòîê - èçìåðèòåëüíàÿ - ìîæåò ïåðåìåùàòüñÿ â íàïðàâëåíèè ïîïåðåê øòðèõîâ è ñâÿçàíà ñî ùóïîì, êîòîðûé ââîäèòñÿ â êîíòàêò ñ èññëåäóåìûì îáðàçöîì, à âòîðàÿ ðåøåòêà - îïîðíàÿ - ðàñïîëàãàåòñÿ âáëèçè ïåðâîé òàê, ÷òî åå øòðèõè ïàðàëëåëüíû øòðèõàì ïåðâîé ðåøåòêè è ìîæåò ïåðåìåùàòüñÿ â íàïðàâëåíèè ïîïåðåê øòðèõîâ ñ ïîìîùüþ ìåõàíèçìà òî÷íîé íàñòðîéêè íà÷àëüíîãî ïîëîæåíèÿ (íàïðèìåð, ñ ïîìîùüþ ìèêðîâèíòà). ×åðåç ñèñòåìó èç äâóõ ðåøåòîê ïðîõîäèò ïó÷îê ñâåòà îò ëàçåðà. Ðàçìåð ïó÷êà çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò ïåðèîä ðåøåòêè.  äèôðàêöèîííîé êàðòèíå ïîñëå ïðîõîæäåíèÿ äâóõ ðåøåòîê, ñ ïîìîùüþ ïðîñòðàíñòâåííîãî ôèëüòðà âûäåëÿëñÿ îäèí èç ïåðâûõ äèôðàêöèîííûõ ïîðÿäêîâ è íàïðàâëÿëñÿ íà ôîòîäåòåêòîð. Ñèãíàë íà âûõîäå ôîòîäåòåêòîðà èìåë âèä
ãäå - ïåðèîä äèôðàêöèîííîé ñòðóêòóðû, x0 - íåêîòîðûé ïðîèçâîëüíûé ñäâèã, çàâèñÿùèé îò íà÷àëüíîãî âçàèìíîãî ñäâèãà ðåøåòîê, m - êîýôôèöèåíò ìîäóëÿöèè â ïðåäåëàõ (0-1), ïðè÷åì m=1 ïðè îïòèìàëüíîé ãëóáèíå ôàçîâîé ïðîñòðàíñòâåííîé ìîäóëÿöèè ðåøåòîê Ôì=45° [3]. Ðàáî÷èé ó÷àñòîê õàðàêòåðèñòèêè U(x) ñîîòâåòñòâóåò ëèíåéíîìó ó÷àñòêó ôóíêöèè êîñèíóñà â ôîðìóëå (1), ò.å. òàêîìó íà÷àëüíîìó ñäâèãó x0, ïðè êîòîðîì , à íà÷àëüíîå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå íà âûõîäå ôîòîäåòåêòîðà ðàâíî ñîîòâåòñòâåííî , ãäå Umax è Umin - ìàêñèìàëüíîå è ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ, ïîëó÷àåìûå ïðè ñìåùåíèè îäíîé ðåøåòêè îòíîñèòåëüíî äðóãîé íà âåëè÷èíó, áîëüøóþ, ÷åì ïåðèîä ðåøåòîê. Íà÷àëüíûé ñäâèã óñòàíàâëèâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ íàñòðîå÷íîãî ìåõàíèçìà îïîðíîé ðåøåòêè. Ðàññòîÿíèå ìåæäó ðåøåòêàìè â ýòîé ñõåìå íå îáÿçàòåëüíî äîëæíî áûòü ñòîëü ìàëûì, êàê â ñõåìå ñ àìïëèòóäíûìè ðåøåòêàìè (ðàñòðàìè) â ñõåìå àíàëîãà.
Íåäîñòàòêîì óñòðîéñòâà ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòü ïðèìåíåíèÿ æåñòêèõ ïîäâåñîâ äëÿ îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîé ìåõàíè÷åñêîé ñòàáèëüíîñòè óñòðîéñòâà è ïðåäîòâðàùåíèÿ ïåðåêîñîâ ðåøåòîê, ÷òî ïðèâîäèò ê ïîâûøåííîìó äàâëåíèþ íà ùóï è ñóùåñòâåííîìó ñíèæåíèþ òî÷íîñòè èçìåðåíèé.
 îñíîâó èçîáðåòåíèÿ ïîñòàâëåíà çàäà÷à ñîçäàíèÿ óñòðîéñòâà, ïîçâîëÿþùåãî ïðîèçâîäèòü èçìåðåíèÿ ëèíåéíûõ ïåðåìåùåíèé ñ âûñîêèì ðàçðåøåíèåì ïîðÿäêà äîëåé íàíîìåòðà, ñíèçèòü äàâëåíèå íà ùóï è, òåì ñàìûì, ïîâûñèòü òî÷íîñòü èçìåðåíèé.
Ñóùíîñòü èçîáðåòåíèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî â óñòðîéñòâå äëÿ èçìåðåíèÿ ìàëûõ ëèíåéíûõ ïåðåìåùåíèé, ñîäåðæàùåì äâå ôàçîâûå äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè, ùóï, êîòîðûé ââîäèòñÿ â êîíòàêò ñ èññëåäóåìûì îáðàçöîì, ñèñòåìó ïðîñâå÷èâàíèÿ ðåøåòîê ëàçåðíûì ïó÷êîì, ñîñòîÿùóþ èç ëàçåðà ñ êîëëèìàòîðîì ëó÷à, ïðîñòðàíñòâåííîãî ôèëüòðà è ôîòîäèîäà, èçìåðèòåëü âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè íàíåñåíû íà äâóõ ïðîòèâîïîëîæíûõ ïàðàëëåëüíûõ ñòîðîíàõ ïðîçðà÷íîãî áëîêà, áëîê çàêðåïëåí íà îñè, èìååò ñòåïåíü ñâîáîäû ïîâîðîòà îòíîñèòåëüíî ýòîé îñè è ñâÿçàí ñî ùóïîì òàê, ÷òî âåêòîð ïåðåìåùåíèÿ, âîçäåéñòâóþùåãî íà ùóï ïðîõîäèò íà íåêîòîðîì ðàññòîÿíèè îò îñè âðàùåíèÿ áëîêà, à ñèñòåìà ïðîñâå÷èâàíèÿ ðåøåòîê óñòàíîâëåíà íà îòäåëüíîì ïîâîðîòíîì îñíîâàíèè, ñâÿçàííîì ñ ðåãóëèðîâî÷íûì ìåõàíèçìîì.
Òåõíè÷åñêèì ðåçóëüòàòîì èçîáðåòåíèÿ ÿâëÿåòñÿ èñêëþ÷åíèå óãëîâîé ðàññòðîéêè äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê â ïðîöåññå ðàáîòû, äîñòèæåíèå ìàëîãî óñèëèÿ íà ùóïå ïðè èçìåðåíèè ëèíåéíîãî ïåðåìåùåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîãî óçëà äàò÷èêà-áëîêà ðåøåòîê.
Ñõåìà óñòðîéñòâà ïðèâåäåíà íà ôèã.1. Óñòðîéñòâî âêëþ÷àåò ëàçåð 1 ñ êîëëèìàòîðîì 2, êîòîðûå çàêðåïëåíû íà ïîäâèæíîì îñíîâàíèè 3, êîòîðîå ñâÿçàíî ñî ñòàíèíîé 4 îñüþ âðàùåíèÿ 5 è ðåãóëèðîâî÷íûì ìåõàíèçìîì 6. Ïðè âðàùåíèè âèíòà ðåãóëèðîâî÷íîãî ìåõàíèçìà îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîâîðîò ïîäâèæíîãî îñíîâàíèÿ 3 îòíîñèòåëüíî ñòàíèíû 4 âîêðóã îñè 5. Íà ïîäâèæíîì îñíîâàíèè 3 óêðåïëåíà òàêæå ôîêóñèðóþùàÿ ëèíçà 7 è äèàôðàãìà 8, ðàñïîëîæåííàÿ â ôîêóñå ëèíçû è îáðàçóþùàÿ âìåñòå ñ ëèíçîé ïðîñòðàíñòâåííûé ôèëüòð, íàñòðîåííûé íà âûäåëåíèå ïåðâîãî ïîðÿäêà äèôðàêöèè. Íåïîñðåäñòâåííî çà îòâåðñòèåì äèàôðàãìû 8 íà ïîäâèæíîì îñíîâàíèè çàêðåïëåí ôîòîäåòåêòîð 9 äëÿ äåòåêòèðîâàíèÿ èçëó÷åíèÿ âûäåëåííîãî ïåðâîãî ïîðÿäêà äèôðàêöèè.
Äâå ôàçîâûå äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè 10 íàíåñåíû ïàðàëëåëüíî äðóã äðóãó íà äâå ïðîòèâîïîëîæíûå ñòîðîíû ïðîçðà÷íîãî áëîêà 11, êîòîðûé çàêðåïëåí íà îñè 12, êîòîðàÿ ñâÿçàíà ñî ñòàíèíîé 4. Áëîê 11 èìååò ñòåïåíü ñâîáîäû âðàùåíèÿ íà îñè 12 è ðàñïîëîæåí òàêèì îáðàçîì, ÷òî êîëëèìèðîâàííûé ïó÷îê ñâåòà íà ïóòè îò êîëëèìàòîðà 2 ê ïðîñòðàíñòâåííîìó ôèëüòðó 7, 8 ïåðåñåêàåò ïîñëåäîâàòåëüíî îáå äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè 10. Ùóï 13, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ èçìåðåíèÿ ëèíåéíûõ ïåðåìåùåíèé, ñâÿçàí ñ áëîêîì ðåøåòîê òàêèì îáðàçîì, ÷òî åãî ïðîäîëæåíèå ïðîõîäèò íà íåêîòîðîì ðàññòîÿíèè L îò îñè âðàùåíèÿ 12. Âûõîä ôîòîäåòåêòîðà 9 ñâÿçàí ñ ðåãèñòðèðóþùèì ïðèáîðîì 14, èçìåðÿþùèì ïðèðàùåíèå íàïðÿæåíèÿ, ëèáî ïðèðàùåíèå òîêà íà âûõîäå ôîòîäåòåêòîðà 9 ïðè óãëîâîì ïåðåìåùåíèè áëîêà 11 îòíîñèòåëüíî îñè 12, êîòîðîå ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì ëèíåéíîãî ïåðåìåùåíèÿ ùóïà 13, ñîïðèêàñàþùåãîñÿ ñ îáðàçöîì 15. Ê áëîêó 11 ïðèêðåïëåíî êîðîìûñëî ñ ãðóçèêîì 16, êîòîðûé ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ñîçäàíèÿ çàäàííîãî óñèëèÿ äàâëåíèÿ èãëû íà îáðàçåö 15. Ãðóçèê 16 ìîæåò áûòü çàìåíåí âîçâðàòíîé ïðóæèíîé. Îñè âðàùåíèÿ 5 è 12 ìîãóò áûòü ñîâìåùåíû.
Óñòðîéñòâî ðàáîòàåò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïðè îñâåùåíèè ïðîçðà÷íîãî áëîêà 11 è ïîñëå âçàèìîäåéñòâèÿ ñâåòà ïîñëåäîâàòåëüíî ñ äâóìÿ ðåøåòêàìè 10 ïðîñòðàíñòâåííûé ôèëüòð 7, 8 âûäåëÿåò îäèí èç ïåðâûõ äèôðàêöèîííûõ ïîðÿäêîâ, è âûäåëåííîå èçëó÷åíèå íàïðàâëÿåòñÿ íà ôîòîäèîä 9. Ùóï 13 ââîäÿò â ñîïðèêîñíîâåíèå ñ èçìåðÿåìûì îáðàçöîì 15. Ïîñëå ýòîãî ïðîâîäÿò íàñòðîéêó ïðèáîðà íà ñåðåäèíó ëèíåéíîãî ó÷àñòêà çàâèñèìîñòè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ (Uâûõ) îò ïåðåìåùåíèÿ. Äëÿ ýòîãî, âðàùàÿ âèíò ðåãóëèðîâî÷íîãî ìåõàíèçìà 6, èçìåíÿþò óãëîâîå ïîëîæåíèå ïîäâèæíîãî îñíîâàíèÿ 3. Ïðè ýòîì èçìåíÿåòñÿ óãëîâîå ïîëîæåíèå îñâåùàþùåãî ïó÷êà îòíîñèòåëüíî ïðîçðà÷íîãî áëîêà 11 è âñëåäñòâèå ýòîãî ìåíÿåòñÿ èíòåíñèâíîñòü ïåðâîãî äèôðàêöèîííîãî ïîðÿäêà. Çàôèêñèðîâàâ ìàêñèìàëüíîå (Umax) è ìèíèìàëüíîå (Umin) çíà÷åíèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà (íàïðÿæåíèÿ), ñ ïîìîùüþ âèíòà ðåãóëèðîâî÷íîãî ìåõàíèçìà 6 óñòàíàâëèâàþò ïîëîæåíèå ïîäâèæíîãî îñíîâàíèÿ 3, ñîîòâåòñòâóþùåå ñåðåäèíå ëèíåéíîãî ó÷àñòêà, ò.å. ïîëîæåíèå, ïðè êîòîðîì Uâûõ=0,5(Uìàõ+Umin). Ïîñëå îêîí÷àíèÿ íàñòðîéêè ñõåìà ãîòîâà ê ïðîâåäåíèþ èçìåðåíèé. Ïðè èçìåðåíèÿõ ïåðåìåùåíèå ùóïà 13 íà õ âûçûâàåò ïîâîðîò ïðîçðà÷íîãî áëîêà 11 íà óãîë =x/L, ãäå L - ïëå÷î ùóïà 13 îòíîñèòåëüíî îñè âðàùåíèÿ 12 ïðîçðà÷íîãî áëîêà 11. Âñëåäñòâèå ïîâîðîòà ïðîçðà÷íîãî áëîêà 11 ïðîèñõîäèò ëèíåéíîå ñìåùåíèå ðåøåòîê 10 îòíîñèòåëüíî ëó÷à â ïðîòèâîïîëîæíûå ñòîðîíû, ò.å. ïî îñè è ïðîòèâ îñè X, ÷òî âûçûâàåò èçìåíåíèå èíòåíñèâíîñòè ïåðâûõ äèôðàêöèîííûõ ïîðÿäêîâ ïî ñèíóñîèäàëüíîìó çàêîíó. Ïîñêîëüêó ïðè íàñòðîéêå ïðèáîð áûë âûñòàâëåí íà ñåðåäèíó ëèíåéíîãî ó÷àñòêà, òî âûõîäíîå íàïðÿæåíèå Uâûõ ïðîïîðöèîíàëüíî ëèíåéíîìó ïåðåìåùåíèþ ùóïà íà õ:
Uâûõ=kx
ãäå k îïðåäåëÿåòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî ñ èñïîëüçîâàíèåì ýòàëîííîãî îáðàçöà, êîòîðûé çàäàåò êàëèáðîâàííîå ñìåùåíèå ùóïà íà âåëè÷èíó õ.
Èñòî÷íèêè èíôîðìàöèè
1. Ïðåñíóõèí Ë.Í., Øàíüãèí Â.Ô., Øàòàëîâ Þ.À. Ìóàðîâûå ðàñòðîâûå äàò÷èêè ïîëîæåíèÿ è èõ ïðèìåíåíèÿ. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1969, 167-178.
2. Êîìîöêèé Â.À., Íèêóëèí Â.Ô. Äèôðàêöèîííûé èçìåðèòåëü ìàëûõ ïåðåìåùåíèé è âèáðàöèé. Òåçèñû äîêëàäîâ Âñåñîþçíîé íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé êîíôåðåíöèè "Îïòè÷åñêèé, ðàäèîâîëíîâîé è òåïëîâîé ìåòîäû íåðàçðóøàþùåãî êîíòðîëÿ". Ìîãèëåâ, 23-25 ìàÿ 1989 ã., ÷àñòü Ï, ñ.99-100.
3. Êîìîöêèé Â.À., Íèêóëèí Â.Ô. Òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç äèôðàêöèè ãàóññîâîãî îïòè÷åñêîãî ïó÷êà íà ñèñòåìå èç äâóõ äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê. Îïòèêà è ñïåêòðîñêîïèÿ, 1987 ã., âûï.2, ñ.409-415.
Ôîðìóëà èçîáðåòåíèÿ
Óñòðîéñòâî äëÿ èçìåðåíèÿ ìàëûõ ëèíåéíûõ ïåðåìåùåíèé, ñîäåðæàùåå äâå ôàçîâûå äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè, ùóï, êîòîðûé ââîäèòñÿ â êîíòàêò ñ èññëåäóåìûì îáðàçöîì, ñèñòåìó ïðîñâå÷èâàíèÿ ðåøåòîê ëàçåðíûì ïó÷êîì, ñîñòîÿùóþ èç ëàçåðà ñ êîëëèìàòîðîì ëó÷à, ïðîñòðàíñòâåííîãî ôèëüòðà è ôîòîäèîäà, èçìåðèòåëü âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, îòëè÷àþùååñÿ òåì, ÷òî äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè íàíåñåíû íà äâóõ ïðîòèâîïîëîæíûõ ïàðàëëåëüíûõ ñòîðîíàõ ïðîçðà÷íîãî áëîêà, áëîê çàêðåïëåí íà îñè, èìååò ñòåïåíü ñâîáîäû ïîâîðîòà îòíîñèòåëüíî ýòîé îñè è ñâÿçàí ñî ùóïîì òàê, ÷òî âåêòîð ïåðåìåùåíèÿ, âîçäåéñòâóþùåãî íà ùóï, ïðîõîäèò íà íåêîòîðîì ðàññòîÿíèè îò îñè âðàùåíèÿ áëîêà, à ñèñòåìà ïðîñâå÷èâàíèÿ ðåøåòîê óñòàíîâëåíà íà îòäåëüíîì ïîâîðîòíîì îñíîâàíèè, ñâÿçàííîì ñ ðåãóëèðîâî÷íûì ìåõàíèçìîì.
Ðèñ.
Ïðèëîæåíèå Å
Òðåõêîìïîíåíòíûé ëàçåðíûé èçìåðèòåëü ìèêðîïåðåìåùåíèé îáúåêòà
Òðåõêîìïîíåíòíûé ëàçåðíûé èçìåðèòåëü ìèêðîïåðåìåùåíèé îáúåêòà ñîäåðæèò ýëåêòðîííûé áëîê îáðàáîòêè ñèãíàëîâ, èçìåðèòåëüíûé íàêîíå÷íèê, óñòðîéñòâî ïîçèöèîíèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà è ïðèçìåííûé îòðàæàòåëü. Òðè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðíûõ äèîäà óñòàíîâëåíû ïàðàëëåëüíî äðóã äðóãó. Êàæäûé ïîëóïðîâîäíèêîâûé ëàçåðíûé äèîä îïòè÷åñêè ñâÿçàí ñ ïðèçìåííûì îòðàæàòåëåì, æåñòêî óñòàíîâëåííûì íà øàðíèðíîì îñíîâàíèè óñòðîéñòâà ïîçèöèîíèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà. Îñü èçëó÷åíèÿ êàæäîãî ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ëàçåðíîãî äèîäà îðèåíòèðîâàíà íà îòäåëüíóþ ãðàíü ïðèçìåííîãî îòðàæàòåëÿ, ïðè÷åì ëó÷è îò ãðàíåé îòðàæàþòñÿ íà ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå ýëåìåíòû. Ñ âíåøíåé ñòîðîíû óñòðîéñòâà ïîçèöèîíèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà çàêðåïëåí èçìåðèòåëüíûé íàêîíå÷íèê. Òåõíè÷åñêèé ðåçóëüòàò çàêëþ÷àåòñÿ â óâåëè÷åíèè äèíàìè÷åñêîé òî÷íîñòè èçìåðåíèé è ïîâûøåíèè äîëãîâå÷íîñòè êîíñòðóêöèè. 1 èë., 1 ïðèëîæ.
Òåõíè÷åñêîå ðåøåíèå îòíîñèòñÿ ê èçìåðèòåëüíîé òåõíèêå è ìîæåò áûòü ïðèìåíåíî â ìàøèíîñòðîåíèè ïðîñòðàíñòâåííîãî ïîëîæåíèÿ è ïåðåìåùåíèÿ äåòàëåé, â òîì ÷èñëå óçëîâ êîîðäèíàòíî-èçìåðèòåëüíûõ ìàøèí.
Èçâåñòíû êîìïîíåíòíûå èçìåðèòåëüíûå ãîëîâêè ôèðìû Ðåíèøîó (Âåëèêîáðèòàíèÿ), ïðèìåíÿåìûå â êîîðäèíàòíî-èçìåðèòåëüíûõ ìàøèíàõ Àëüôà, Äåëüòà, ñîñòîÿùèå èç óñòðîéñòâà êðåïëåíèÿ ê ïèíîëè êîîðäèíàòíî-èçìåðèòåëüíîé ìàøèíû, èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà, âçàèìîäåéñòâóþùåãî ñ èçìåðÿåìîé äåòàëüþ, óñòðîéñòâà ïîçèöèîíèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà è äàò÷èêîâ îòêëîíåíèÿ èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà, ïîçâîëÿþùèå ïðîâîäèòü èçìåðåíèÿ ñ òî÷íîñòüþ îò åäèíèö ìèêðîíîâ. Íåäîñòàòêàìè òàêèõ óñòðîéñòâ ÿâëÿþòñÿ íàëè÷èå ìåõàíè÷åñêèõ óçëîâ, èìåþùèõ îïðåäåëåííóþ ìàññó, è îãðàíè÷åííûé ñðîê ñëóæáû è òåì ñàìûì âëèÿþùèõ íà äèíàìè÷åñêóþ òî÷íîñòü ãîëîâêè.
Íàèáîëåå áëèçêèì ïî òåõíè÷åñêîé ñóùíîñòè ê ïðåäëàãàåìîìó òåõíè÷åñêîìó ðåøåíèþ ÿâëÿåòñÿ òðåõêîîðäèíàòíûé ëàçåðíûé èçìåðèòåëü ïåðåìåùåíèé îáúåêòà ñ äâóõëó÷åâûì ëàçåðíûì èíòåðôåðîìåòðîì, àâò. ñâèä. ÑÑÑÐ ¹1781536 îò 15.12.92, Áþë. ¹46, ÌÏÊ G01B 11/03. Äàííîå óñòðîéñòâî ñîäåðæèò äâóõëó÷åâîé ëàçåðíûé èíòåðôåðîìåòð, óñòàíîâëåííûé òàê, ÷òî åãî îñü èçëó÷åíèÿ îðèåíòèðîâàíà ïî îäíîé èç êîîðäèíàòíûõ îñåé, îòðàæàòåëè, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ óñòàíîâêè íà óçëàõ êîîðäèíàòíî-èçìåðèòåëüíîé ìàøèíû, ïðèçìû è ýëåêòðîííûé áëîê. Òàêæå îí ñíàáæåí äâóìÿ îïòèêî-ýëåêòðîííûìè çàòâîðàìè, ïîäêëþ÷åííûìè âõîäàìè ê ýëåêòðîííîìó áëîêó, è ùóïîâîé ãîëîâêîé. Êàæäûé èç çàòâîðîâ æåñòêî ñâÿçàí ñ ñîîòâåòñòâóþùèì îòðàæàòåëåì, ùóïîâàÿ ãîëîâêà óñòàíîâëåíà ñ âîçìîæíîñòüþ ïåðåìåùåíèÿ ùóïà ïî îäíîé èç êîîðäèíàòíûõ îñåé è âûïîëíåíà ñ äâóìÿ îòðàæàòåëÿìè, îäèí èç êîòîðûõ óñòàíîâëåí íåïîäâèæíî è îïòè÷åñêè ñâÿçàí ñ èíòåðôåðîìåòðîì ÷åðåç ïðèçìû, à äðóãîé - ìåõàíè÷åñêè ñâÿçàí ñî ùóïîì è îïòè÷åñêè - ñ èíòåðôåðîìåòðîì ÷åðåç îïòèêî-ýëåêòðîííûå çàòâîðû.
Íåäîñòàòêàìè òðåõêîîðäèíàòíîãî ëàçåðíîãî èçìåðèòåëÿ ïåðåìåùåíèé îáúåêòà ÿâëÿþòñÿ íåâûñîêàÿ äèíàìè÷åñêàÿ òî÷íîñòü èçìåðåíèé è ñëîæíîñòü êîíñòðóêöèè.
Ðåøàåìàÿ òåõíè÷åñêàÿ çàäà÷à - óâåëè÷åíèå äèíàìè÷åñêîé òî÷íîñòè èçìåðåíèé è ïîâûøåíèå äîëãîâå÷íîñòè êîíñòðóêöèè.
Ðåøàåìàÿ òåõíè÷åñêàÿ çàäà÷à â òðåõêîìïîíåíòíîì ëàçåðíîì èçìåðèòåëå ìèêðîïåðåìåùåíèé îáúåêòà, ñîäåðæàùåì ýëåêòðîííûé áëîê îáðàáîòêè ñèãíàëîâ, èçìåðèòåëüíûé íàêîíå÷íèê, óñòðîéñòâî ïîçèöèîíèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà òðåõêîìïîíåíòíîãî ëàçåðíîãî èçìåðèòåëÿ ìèêðîïåðåìåùåíèé îáúåêòà è ïðèçìåííûé îòðàæàòåëü, äîñòèãàåòñÿ òåì, ÷òî ââåäåíû òðè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðíûõ äèîäà, óñòàíîâëåííûõ ïàðàëëåëüíî äðóã äðóãó, êàæäûé ïîëóïðîâîäíèêîâûé ëàçåðíûé äèîä îïòè÷åñêè ñâÿçàí ñ ïðèçìåííûì îòðàæàòåëåì, æåñòêî óñòàíîâëåííûì íà øàðíèðíîì îñíîâàíèè óñòðîéñòâà ïîçèöèîíèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà òàê, ÷òî îñü èçëó÷åíèÿ êàæäîãî ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ëàçåðíîãî äèîäà îðèåíòèðîâàíà íà îòäåëüíóþ ãðàíü ïðèçìåííîãî îòðàæàòåëÿ, ðàäèàëüíî ãðàíÿì êîòîðîãî óñòàíîâëåíû ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå ýëåìåíòû, ñ âíåøíåé ñòîðîíû óñòðîéñòâà ïîçèöèîíèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà çàêðåïëåí èçìåðèòåëüíûé íàêîíå÷íèê.
Íà ÷åðòåæå ïðèâåäåíà ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà òðåõêîìïîíåíòíîãî ëàçåðíîãî èçìåðèòåëÿ ìèêðîïåðåìåùåíèé îáúåêòà.
Òðåõêîìïîíåíòíûé ëàçåðíûé èçìåðèòåëü ìèêðîïåðåìåùåíèé îáúåêòà ñîäåðæèò ýëåêòðîííûé áëîê îáðàáîòêè ñèãíàëîâ 1, èçìåðèòåëüíûé íàêîíå÷íèê 2, óñòðîéñòâî ïîçèöèîíèðîâàíèÿ 3 èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà, ïðèçìåííûé îòðàæàòåëü 4, à òàêæå òðè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðíûõ äèîäà 5, óñòàíîâëåííûõ ïàðàëëåëüíî äðóã äðóãó, êàæäûé ïîëóïðîâîäíèêîâûé ëàçåðíûé äèîä îïòè÷åñêè ñâÿçàí ñ ïðèçìåííûì îòðàæàòåëåì 4, æåñòêî óñòàíîâëåííûì íà øàðíèðíîì îñíîâàíèè óñòðîéñòâà ïîçèöèîíèðîâàíèÿ 3 èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà 2 òàê, ÷òî îñü èçëó÷åíèÿ 6 êàæäîãî ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ëàçåðíîãî äèîäà îðèåíòèðîâàíà íà ñîîòâåòñòâóþùóþ îòäåëüíóþ ãðàíü ïðèçìåííîãî îòðàæàòåëÿ 4, ðàäèàëüíî ãðàíÿì êîòîðîãî óñòàíîâëåíû ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå ýëåìåíòû 7, íàïðèìåð ôîòîòðàíçèñòîðû, ñ âíåøíåé ñòîðîíû óñòðîéñòâà ïîçèöèîíèðîâàíèÿ 3 èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà çàêðåïëåí èçìåðèòåëüíûé íàêîíå÷íèê 2. Áëîê ïèòàíèÿ 8 ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðíûõ äèîäîâ ïîäêëþ÷åí ê òðåì ïîëóïðîâîäíèêîâûì ëàçåðíûì äèîäàì 5 è îáåñïå÷èâàåò èõ ýëåêòðîïèòàíèå. Ýëåêòðîííûé áëîê îáðàáîòêè ñèãíàëîâ 1 îáåñïå÷èâàåò îáðàáîòêó èçìåðèòåëüíîé èíôîðìàöèè, ïîñòóïàþùåé ñî ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ 7. Íà ÷åðòåæå ïðåäñòàâëåí òàêæå áëîê ïèòàíèÿ 8 ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðíûõ äèîäîâ, à òàêæå ïîêàçàí õîä îòðàæåííûõ ëó÷åé 9 íà ïîâåðõíîñòü ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ 7, äåòàëü 10, ÿâëÿþùàÿñÿ îáúåêòîì èçìåðåíèÿ. Àëãîðèòì ðàáîòû ýëåêòðîííîãî áëîêà îáðàáîòêè ñèãíàëîâ 1 ïðèâåäåí â ïðèëîæåíèè ê ìàòåðèàëàì çàÿâêè. Ïðèâåäåííûå âûøå áëîêè ìîãóò áûòü âûïîëíåíû ïî ñòàíäàðòíûì, ïðèâåäåííûì â ëèòåðàòóðå, ñõåìàì.
Ðàññìîòðèì òðåõêîìïîíåíòíûé ëàçåðíûé èçìåðèòåëü ìèêðîïåðåìåùåíèé îáúåêòà â ðàáîòå. Òðåõêîìïîíåíòíûé ëàçåðíûé èçìåðèòåëü ìèêðîïåðåìåùåíèé îáúåêòà óñòàíàâëèâàåòñÿ â ðàáî÷èé îðãàí êîîðäèíàòíî-èçìåðèòåëüíîé ìàøèíû èëè ëþáîãî äðóãîãî óñòðîéñòâà, ïðîèçâîäÿùåãî êîîðäèíàòíûå èçìåðåíèÿ. Ïðîèçâîäèòñÿ âêëþ÷åíèå ýëåêòðîïèòàíèÿ ýëåêòðîííîãî áëîêà îáðàáîòêè ñèãíàëîâ 1 è áëîêà ïèòàíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðíûõ äèîäîâ 8.  ðåçóëüòàòå ïåðåìåùåíèÿ ðàáî÷åãî îðãàíà èçìåðèòåëüíîãî óñòðîéñòâà òðåõêîìïîíåíòíûé ëàçåðíûé èçìåðèòåëü ìèêðîïåðåìåùåíèé îáúåêòà ìîæåò êàñàòüñÿ ñâîèì èçìåðèòåëüíûì íàêîíå÷íèêîì 2 èçìåðÿåìîé ïîâåðõíîñòè äåòàëè 10.  ðåçóëüòàòå êàñàíèÿ èçìåðèòåëüíûé íàêîíå÷íèê 2 ñäâèãàåòñÿ îòíîñèòåëüíî ôèêñèðîâàííîé íóëåâîé òî÷êè, â êîòîðîé îí íàõîäèòñÿ ïðè îòñóòñòâèè âçàèìîäåéñòâèÿ ñ èçìåðÿåìîé ïîâåðõíîñòüþ. Ïðè ýòîì æåñòêî çàêðåïëåííûé ïðèçìåííûé îòðàæàòåëü 4 òàêæå ñìåùàåòñÿ îòíîñèòåëüíî ñâîåé íóëåâîé òî÷êè, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ìåíÿåòñÿ íàïðàâëåíèå îòðàæåííûõ ëó÷åé 9. Ìåðà îòêëîíåíèÿ îò íóëåâîãî ïîëîæåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïî èçìåíåíèþ ïîëîæåíèÿ îòðàæåííûõ ëó÷åé 9 íà ïîâåðõíîñòè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ 7 è ïðåîáðàçóåòñÿ ýëåêòðîííûì áëîêîì 1 â òðåáóåìóþ ôîðìó, íàïðèìåð â äâîè÷íûé êîä.
Óâåëè÷åíèå äèíàìè÷åñêîé òî÷íîñòè è ïîâûøåíèå äîëãîâå÷íîñòè ñâÿçàíî ñ ìèíèìàëüíûì íàáîðîì äâèæóùèõñÿ ìåõàíè÷åñêèõ ÷àñòåé è îòñóòñòâèåì ïîäâèæíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ êîíòàêòîâ â êîíñòðóêöèè.
Ôîðìóëà èçîáðåòåíèÿ
Òðåõêîìïîíåíòíûé ëàçåðíûé èçìåðèòåëü ìèêðîïåðåìåùåíèé îáúåêòà, ñîäåðæàùèé ýëåêòðîííûé áëîê îáðàáîòêè ñèãíàëîâ, èçìåðèòåëüíûé íàêîíå÷íèê, óñòðîéñòâî ïîçèöèîíèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà è ïðèçìåííûé îòðàæàòåëü, îòëè÷àþùèéñÿ òåì, ÷òî ñîäåðæèò òðè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðíûõ äèîäà, óñòàíîâëåííûõ ïàðàëëåëüíî äðóã äðóãó, êàæäûé ïîëóïðîâîäíèêîâûé ëàçåðíûé äèîä îïòè÷åñêè ñâÿçàí ñ ïðèçìåííûì îòðàæàòåëåì, æåñòêî óñòàíîâëåííûì íà øàðíèðíîì îñíîâàíèè óñòðîéñòâà ïîçèöèîíèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà òàê, ÷òî îñü èçëó÷åíèÿ êàæäîãî ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ëàçåðíîãî äèîäà îðèåíòèðîâàíà íà îòäåëüíóþ ãðàíü ïðèçìåííîãî îòðàæàòåëÿ, ïðè÷åì ëó÷è îò ãðàíåé îòðàæàþòñÿ íà ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå ýëåìåíòû, à ñ âíåøíåé ñòîðîíû óñòðîéñòâà ïîçèöèîíèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíîãî íàêîíå÷íèêà çàêðåïëåí èçìåðèòåëüíûé íàêîíå÷íèê.
Ðèñ.
Ïðèëîæåíèå Æ
Ðèñ.
Ðèñ.
Ïðèëîæåíèå Æ
Õàðàêòåðèñòèêè áëîêà ïèòàíèÿ
Ðèñ.
Ïðèëîæåíèå Ç
Õàðàêòåðèñòèêè èñòî÷íèêà òîêà
Ðèñ.
Ïðèëîæåíèå È
Õàðàêòåðèñòèêè ëàçåðíîãî äèîäà
Ðèñ.
Ïðèëîæåíèå Ê
Õàðàêòåðèñòèêè ôîòîòðàíçèñòîðà
Ðèñ.
Ïðèëîæåíèå Ë
Õàðàêòåðèñòèêè óñèëèòåëÿ
Ðèñ.
Ðèñ.
Ðèñ.
Ïðèëîæåíèå Ì
Õàðàêòåðèñòèêè ìèêðîêîíòðîëëåðà
Ðèñ.
Ðèñ.
Ðèñ.
Ðèñ.
Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru
Ïîäîáíûå äîêóìåíòû
Âûáîð ýëåêòðîäâèãàòåëÿ, åãî òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè. Âûáîð ñõåìû òèðèñòîðíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïðèâîäà, àíîäíûõ è óðàâíèòåëüíûõ ðåàêòîðîâ, îïðåäåëåíèå èõ àêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ. Ðàñ÷åò ñòàòè÷åñêèõ, äèíàìè÷åñêèõ, ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ñèñòåìû ÒÏ-Ä.
êóðñîâàÿ ðàáîòà [968,1 K], äîáàâëåí 24.01.2012Àâòîìàòèçàöèÿ è ïîâûøåíèå òî÷íîñòè èçìåðåíèÿ äëèíû ìàòåðèàëà â ðóëîíå. Ìåòîäû è ñðåäñòâà èçìåðåíèé,à òàêæå ñõåìû èçìåðåíèÿ, ôàêòîðû è îñîáåííîñòè òåõíîëîãèè âëèÿþùèõ íà òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ ëèíåéíûõ ïàðàìåòðîâ äëèííîìåðíûõ ëåãêîäåôîðìèðóåìûõ ìàòåðèàëîâ.
ðåôåðàò [6,3 M], äîáàâëåí 24.09.2010Ìåõàíèçì ëèíåéíûõ ïåðåìåùåíèé, îïèñàíèå åãî êîíñòðóêöèè è ïðèíöèïà ðàáîòû. Êèíåìàòè÷åñêèé, ãåîìåòðè÷åñêèé è ñèëîâîé ðàñ÷åò ýëåêòðîäâèãàòåëÿ. Ïàðàìåòðû çóá÷àòîé ïåðåäà÷è è îïðåäåëåíèå ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïîäøèïíèêîâ êà÷åíèÿ. Ðàñ÷åò ïåðåäà÷è âèíò-ãàéêà.
êóðñîâàÿ ðàáîòà [434,7 K], äîáàâëåí 12.01.2013Ðàñ÷åò ïîçèöèîííîé ñèñòåìû ïîä÷èíåííîãî óïðàâëåíèÿ ñ çàäàííûìè ïàðàìåòðàìè. Âûáîð ñõåìû, ðàñ÷åò òèðèñòîðíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ è ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû ïîä÷èíåííîãî ðåãóëèðîâàíèÿ. Ðàñ÷åò ñòàòè÷åñêèõ è äèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü ñèñòåìû.
êóðñîâàÿ ðàáîòà [1,1 M], äîáàâëåí 11.09.2009Âûáîð ýëåêòðîäâèãàòåëÿ äëÿ ýëåêòðîïðèâîäà ñòîëà ôðåçåðíîãî ñòàíêà. Àíàëèç äèíàìè÷åñêèõ è ñòàòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ýëåêòðîïðèâîäà. Îïðåäåëåíèå âîçìîæíûõ âàðèàíòîâ è îáîñíîâàíèå âûáîðà òèïà êîìïëåêòíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ. Àíàëèç ðàáîòû ìåõàíèçìà ïîäà÷è.
äèïëîìíàÿ ðàáîòà [905,3 K], äîáàâëåí 09.04.2012Êîëè÷åñòâåííàÿ îöåíêà âåêòîðà ñîñòîÿíèÿ èëè òàõîãðàììû òðåáóåìîãî ïðîöåññà äâèæåíèÿ, ìîìåíòîâ è ñèë ñîïðîòèâëåíèÿ. Ñîñòàâëåíèå ðàñ÷¸òíîé ñõåìû ìåõàíè÷åñêîé ÷àñòè ýëåêòðîïðèâîäà. Ðàñ÷¸ò ñòàòè÷åñêèõ ìåõàíè÷åñêèõ è ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ïðèâîäà.
êóðñîâàÿ ðàáîòà [62,3 K], äîáàâëåí 06.04.2011Òåõíîëîãè÷åñêèé ðàñ÷åò è àíàëèç õàðàêòåðèñòèê äåòàëåé, îáðàáàòûâàåìûõ íà òîêàðíî-âèíòîðåçíîì ñòàíêå ìîäåëè 16Ê20Ò. Îïèñàíèå êîíñòðóêöèè îñíîâíûõ óçëîâ è äàò÷èêîâ ëèíåéíûõ ïåðåìåùåíèé ñòàíêà. Ïðîåêòèðîâàíèå ãèáêîãî ðåçöåäåðæàòåëÿ äëÿ ìîäåðíèçàöèè ñòàíêà.
äèïëîìíàÿ ðàáîòà [1,5 M], äîáàâëåí 05.09.2014Âûáîð ýëåêòðîäâèãàòåëÿ è ýëåìåíòîâ ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ àâòîìàòèçèðîâàííîãî ïðèâîäà, îáåñïå÷èâàþùåãî ïðè çàäàííîé íàãðóçî÷íîé äèàãðàììå èñêîìûé äèàïàçîí ðåãóëèðîâàíèÿ ñêîðîñòè âðàùåíèÿ. Ñîñòàâëåíèå ïðèíöèïèàëüíîé ñõåìû è ðàñ÷åò ñòàòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê.
êóðñîâàÿ ðàáîòà [521,6 K], äîáàâëåí 24.05.2009Ðàñ÷åò ëèíåéíûõ ñèñòåì àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ. Óñòîé÷èâîñòü è åå êðèòåðèè. Ðàñ÷åò è ïîñòðîåíèå ëîãàðèôìè÷åñêèõ ÷àñòîòíûõ õàðàêòåðèñòèê ñêîððåêòèðîâàííîé ñèñòåìû è àíàëèç å¸ óñòîé÷èâîñòè. Îïðåäåëåíèå âðåìåííûõ è ÷àñòîòíûõ ïîêàçàòåëåé êà÷åñòâà ñèñòåìû.
êóðñîâàÿ ðàáîòà [741,2 K], äîáàâëåí 03.05.2014Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ýêñêàâàòîðà ÝKÃ-10. Âûáîð ýëåìåíòîâ, èçó÷åíèå ñòàòè÷åñêèõ ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ñèñòåìû ýëåêòðîïðèâîäà íà ïîñòîÿííîì òîêå. Ðàñ÷åò äèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â ýëåêòðîïðèâîäå ïîâîðîòà. Ñîñòàâëåíèå ïðèíöèïèàëüíîé ñõåìû.
äèïëîìíàÿ ðàáîòà [1,2 M], äîáàâëåí 19.12.2013
