Вузол прийому відбитого від поверхні досліджуваного об’єкта випромінювання лазерного вимірювального пристрою

Вузол прийому відбитого від поверхні досліджуваного об'єкта випромінювання лазерного ви випромінювального пристрою, що містить світлофільтр та прийомну оптичну систему, який відрізняється тим, що прийомна оптична система виконана у вигляді анаморфотної оптичної системи, забезпеченої дзеркалом, призначеним для повороту оптичної осі анаморфотної системи, а прийомна оптична система доповнена оптичним координатним дискримінатором, встановленим з можливістю прийому променя з анаморфотної оптичної системи. Пропонована корисна модель стосується оптичних засобів випромінювання вібрацій, а більш конкретно - конструктивних елементів лазерних випромінюваних пристроїв. Вона може бути використана в ядерній енергетиці, машинобудуванні, авіації для безконтактного вимірювання вібрації різних поверхонь, в тому числі поверхонь валів, що обертаються. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі та технічною суттю є вузол прийому відбитого від поверхні досліджуваного об'єкта випромінювання лазерного випромінювального пристрою, що містить світлофільтр та прийомну оптичну систему (Боднарь О.Є., Лахно В.І. Ал-> горитмічний опис лазерної скануючої вимірювальної системи. - У зб. Радіоелектроніка літальних апаратів. Вип. 14. - 1984. - С 115-121). Описаний пристрій входить до конструкції лазерного скануючого вимірювача, робота якого заснована на використанні Газодинамічного методу визначення відстані до об'єкту. Суть методу полягає у вимірюванні часу повороту скануючого променя лазера на вимірювальний кут, що спи-" рається на базовий відрізок відомої довжини. Недолік описаного пристрою полягає у його великих габаритах, зумовлених особливостями оптичної системи. Великі габарити істотно обмежують можливості застосування приладу. В основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу зменшення габаритів пристрою шляхом створення умов для "злому" оптичної" осі пристрою. Пропонована корисна модель, як і відомий вузол прийому відбитого від поверхні досліджува ного об'єкта випромінювання лазерного випромінювального пристрою, містить світлофільтр та прийомну оптичну систему Відповідно до корисної моделі прийомна оптична система виконана у вигляді анаморфотної оптичної системи, забезпеченої дзеркалом, призначеним для повороту оптичної осі анаморфотної системи, а прийомна оптична система доповнена оптичним координатним дискримінатором, встановленим, з можливістю прийому променя з анаморфотної оптичної системи. Анаморфотна оптична система - це система, що має різні коефіцієнти лінійного збільшення у двох ортогональних площинах, що дозволяє отримати оптичне зображення плями лазера необхідної форми і розмірів (Турипн І А. Прикладна оптика. - М.: Машинобудування. - 1966. - С. 257261). Дифузнорозсіяне відбите від об'єкту, що досліджується, випромінювання лазера проходить через анаморфотну оптичну систему, яка дозволяє отримати на оптичному координатному дискримінаторі, який входить до блоку прийому відбитого випромінювання з досліджуваного об'єкту, зображення плями від променя лазера, тому що оптична система переносить об'єкт (пляму) до площини зображення (на площину оптичного координатного дискримінатора). Повторне дзеркало, встановлене між елементами анаморфотної оптичної системи, призначене для зменшення габаритів пристрою шляхом "злому" оптичної осі. Застосування у схемі пристрою оптичного координатного дискримінатора і пропонованої' композиції оптичних елементів дозволило проводити вимірювання амплітуд вібраційних переміщень в діапазоні 1,0 ... 5000 мкм. (О ю о» 561 Суть корисної моделі пояснюється за допомогою функціональної схеми. Пропонований вузол входить до складу лазерного вимірювального пристрою, який містить лазер 1 з формуючою оптичною системою 2, вузол 3 прийому відбитого випромінювання з поверхні об'єкту 4, що досліджується, і блок обробки 5. Вузол 3 прийому відбитого випромінювання з об'єкту, що досліджується, виконаний у вигляді анаморфотної оптичної системи, що забезпечена приймальною оптико-фокусуючою системою 6 і дзеркалом 7, встановленим з можливістю його повороту і фіксації відносно осі анаморфотної оптичної системи, і оптичним координатним дискримінатором 8. Лазерний вимірювальний пристрій, крім того, має мікропроцесорну систему для обробки сигналу по заданому алгоритму та індикатор рівня вібрації (на схемі не показано). Як лазер 1 у пристрої використаний квантовий генератор з довжиною хвилі 0,634 мКм. Формуюча оптична система традиційно містить фокусуючий об'єктив, поворотне дзеркало і світлофільтр, встановлені на оптичній осі пристрою. Принципова схема оптичного координатного дискримінатора 8 відповідає схемі, наведеній в описі винаходу до а. с. СРСР № 1275290 ("Пристрій для вимірювання параметрів руху об'єктів", МПК5 G 01 Р 3/36, 15/08; Опубл. 07.12.1984. Бюл. № 45). Механізм повороту дзеркала 6 виконаний у вигляді гвинтового механізму (на схемі не показаний). Пропонований пристрій працює так. Під кутом А до поверхні досліджуваного об'єкту 4, який виробляє вібраційні коливання з амплітудою dX, спрямовують сформований колімований пучок випромінювання з лазера 1. Параметром, що вимірюється, є миттєве значення приросту dX амплітуди вібрації поверхні досліджуваного об'єкту 4 в напрямку нормалі п, що співпадає з оптичною віссю пристрою. Отримане зображення оптичної плями на поверхні об'єкта 4 проекціюється приймальною оптико-фокусуючою системою 6 на поверхню лінійної оптичної матриці фотодіодів оптичного координатного дискримінатора. Вібраційні переміщення поверхні об'єкта 4 призводять до пропорційного переміщення зображення світлової плями на поверхні лінійної оптичної матриці фотодіодів оптичного координатного дискримінатора 8, а амплітуда цього переміщення пропорційна dX і зв'язана з кутом А і величиною бази В як функція dB = F (dX • tg (А)). На виході оптичного координатного дискримінатора 8 формується аналоговий сигнал, пропорційний інтенсивності засвічування. Зазначений сигнал надходить у блок обробки 5, в якому аналоговий компаратор, поріг якого настроєно за критерієм Найквіста на значення, пропорційні максимальній освітлюваності поверхні лінійної оптичної матриці фотодіодів оптичного координатного дискримінатора 8 при вибраній потужності лазера 1, в результаті чого на виході компаратора з'являється послідовність імпульсів з постійною частотою повторення та змінною скважністю, а остання пропорційна значенню dB. Модульований оптичний фронт ініціює сигнал Um(dX), який є послідовністю імпульсів, скважність яких пропорційна dX, і після обробки сигнала у мікропроцесорній системі блоку обробки 5 інформація про рівень вібрації поверхні досліджуваного об'єкта 4 надходить на індикатор і/або на ЕОМ. Таким чином, пристрій дозволяє виміряти рівень вібрації поверхні досліджуваного об'єкту 4. Застосування у вузлі 3 анаморфотної оптичної' системи, забезпеченої дзеркалом 7, встановленим з можливістю його повороту і фіксації відносно осі анаморфотної оптичної системи, дозволяє за рахунок створення умов для "злому" оптично» осі зменшити габарити пристрою, що суттєво поширює можливості його використання. Так, завдяки малим розмірам воно може бути використане в важкодоступних місцях для вимірювання параметрів вібрації малих ділянок поверхонь або валів, що обертаються. 561 I ' Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03