171492. lajstromszámú szabadalom • Mérőszerkezet, különösen erőmérésre
5 171492 6 Erre a lemezre hat a mérendő erő. A másik, az alaplemezre erősített lemez úgy van kialakítva, hogy szabad felülete és a hajlítólemez vele szemközti felülete olyan levegőéket alkot, amely a támadóerő F = 0 értékénél két irányban is egy- 5 mással nullától eltérő szöget bezáró élekkel rendelkezik. Ennek következtében az F = 0 kiindulási értéknél ferdén elhelyezkedő interferencia sávok az F = Fmax értéknél a kiindulási helyzetre szimmet- 10 rikusak lesznek. A hajlítólemez kihajlásának megfelelően az interferenciasávok is elhajlanak, ez azonban a kódolást nem befolyásolja. Attól függően, hogy milyen kódolási rendszert alkalmazunk, a forgósávos interferenciakép meghatározott helyeit 15 külön optikai rendszereken keresztül fotoelektromos érzékelőkkel letapogatjuk. Az érzékelőkhöz megfelelő impulzusformálók vannak kapcsolva, amelyek kimenetelénél a mérési értékekhez hozzárendelt kódjelek megjelennek. 20 A találmány szerinti szerkezet nagy előnye, hogy a lemezek közös zárt egységbe vannak foglalva. A lemezek sorozatban gyárthatók, így az egyes lemezek egymáshoz viszonyított helyzetének 25 utánállítása nem szükséges. Az így kialakított kompakt egység rezgés és hőmérséklet érzékenysége rendkívül csekély. A hajlítólemez deformációjának következtében a kódolt kimenőjel közvetlenül a mért erőre jel- 30 lemző. A hajlítólemez deformációs testként viselkedik, és minthogy az interferenciakép helyzetét is meghatározza, egyúttal mérőelemként is működik. 35 Ha a hajlítólemezt kvarcból készítjük, az az erőmérés szempontjából rendkívül előnyös tulajdonságokkal fog rendelkezni, minthogy a kvarc hőmérsékletérzékenysége igen kicsi, relaxációs jelenségek alig lépnek fel stb. A levegőék speciális 40 kialakítása következtében forgósávos eloszlás alakul ki. Ez lehetővé teszi bármely kódolási rendszer alkalmazását. Ha például V-alakban történő letapogatást alkalmazunk duálkódolással, a szükséges sávok számától függetlenül valamennyi letapogatási 45 helyen ± 1/8 fokszámú letapogatási biztonság szükséges. Ez a Brewster és Ludewig-féle szerkezetekhez képest igen kedvező, ezenkívül pedig a forgósávos eloszlás iránytól függő detektálást tesz lehetővé, minthogy konstans fáziskülönbségű, fázis- 50 ban eltolt jelek letapogatása lehetséges. Ennek megfelelően a mért értékeket inkrementálisan is lehet kódolni. Ez a Brewster és Ledewig-féle megoldásoknál nem volt lehetséges. A külön optikai rendszerekkel végzett letapogatás következtében a kép- 55 sík mérete jelentősen csökkenthető. A találmány további részleteit kiviteli példán, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 60 l.ábra a mérőszerkezet vázlatos rajza, a 2. ábra az interferenciasávok elhelyezkedése a mérendő erő F = 0 értéke esetén, és az érzékelők elhelyezése éiáromsávos duálkódolás esetén, V-alakú letapogatás mellett, a 65 3. ábra az interferenciasávok elhelyezkedése a mérendő erő F = Fmax /2 értéke esetén, és az érzékelők elhelyezése háromsávos duálkódolás esetén, V-alakú letapogatás mellett, a 4. ábra az interferenciasávok elhelyezkedése a mérendő erő F = Fmax értéke esetén, és az érzékelők elhelyezése háromsávos duálkódolás esetén, V-alakú letapogatás mellett, az 5. ábra az alaplemezzel összekapcsolt egyik lemez kialakítása, a 6. ábra az alaplemezzel összekapcsolt másik lemez kialakítása. Az 1. ábrán látható, hogy a 3a alaplemezből, a hozzáillesztett 3b és 3c lemezekből, valamint a 3d hajlított lemezből álló 3 mérőegységet 1 fényforrás segítségével 2 kondenzoron keresztül monokromatikus, párhuzamos fénnyel világítjuk át. A 3c és 3d lemezek között keletkező interferenciasávok a mérendő F erő nagyságától függően változtatják helyzetüket. A kódolás szempontjából fontos helyeken az interferenciaképet külön 4 optikai rendszereken keresztül 5 fotoelektromos érzékelőkkel tapogatjuk le. Az 5 fotoelektromos érzékelőkhöz impulzusformálók vannak kapcsolva. A 2. ábrán például háromsávos duál kódolás esetén látható az érzékelők elrendezése. A 3. és 4. ábrán ugyancsak háromsávos duálkódolás esetén mutatják a 4 érzékelő elhelyezését, a 2. ábrától eltérő nagyságú erő esetén. A letapogatási pontokat oly módon lehet megtalálni, hogy az érzékelőket olyan yx , y2 , y 3 .. . helyekre toljuk el, ahol a kódolási fokszámok arányának változása 1:2:4... Ha az érzékelőket ezen y értékek mentén tovább toljuk el az x tengellyel párhuzamosan, beállíthatók a megfelelő helyek a kódsávon belül. A 2. ábrán például a hét kódszámról a nyolc kódszámra történő átmenet látható. Ez az átmenet az F = 0 nagyságú erőhöz van hozzárendelve. Az erő növekedésekor az interferenciasávok az x tengelyen levő pontok körül elfordulnak, és F = Fmax /2 értéknél az y tengellyel párhuzamosak lesznek (3. ábra). Ez a helyzet a három kódszámról a négy kódszámra történő átmenetnek felel meg. Ha az erő értéke eléri az F = F max értéket, a sávok kiindulási helyzethez képest szimmetrikus helyzetbe fordulnak (4. ábra). Ez a helyzet ismét a hét kódszámról a nyolc kódszámra történő átmenetnek felel meg. Az interferenciakép szimmetrikus változása következtében az interferenciasávok maximálisan kihasználhatók a mérés elvégzésekor. A 2-4. ábrákon látható interferenciakép kialakításához az 1. ábrán látható 3 mérőegység 3b és 3c lemezeit az 5. és 6. ábrán látható módon kell kialakítani. Az egyik esetben a 3a, 3b és 3d lemezek planparallel lemezek és a 3c lemez a és a' élei (5. ábra) nullától eltérő a szöget zárnak be egymással, és ugyancsak nullától eltérő ß szöget zárnak be a b és b' élek is. 3
