автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Дистанционный контроль положения элементов крупногабаритных объектов с применением лазеров с внешней и внутренней модуляцией излучения

«^ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РСФСР ПО ДЕЛАМ НАУКИ И ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

Для служебного пользования Экя. № ¿-3 Ня прпвпх рукописи

ШАТОХИН Владимир Прокофьевич

ДОТАВДОННЫЙ КОНТРОЛЬ ПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТ® КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЛАЗЕРОВ С ВНЕШНЕЙ И ВНУТРЕННЕЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ИЗЛУЧЕНИЯ

)5Л1Л6 - Информационно-измерительные системы (Промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва - 1990 г.

1'йОитц выполнена в 11осковскои институте приборостроения.

Научный руководитель - доктор физико-математических наук, професо Горелик к.Г.

(А$ш(ианышв ошюиенты: заслуженный деятель науки и

техники РСФСР, доктор технических наук, профессор Боднер В.А.

кандидат технических наук Бондарев Б.И.

Ведущей иргаштацин Казанский фивико-технмческий «истнтут КНЦ АН СССР

Защита состоится " ^ "_^ __Ы91г. на заседании саециа.

иированного совета К 063.93.03 в Московском институте ириборо строения по адресу: 107076, г.Москва, ул.Стромынка, 20.

С диссертацией можно ознакомитьсп в библиотеке Московского института приборостроения.

Автореферат рааооцан Ч и ¡Ь/лЛ 1991Р.

учинин секретарь сиоцналн&ированшл и сонета

К 063.93.03, к,т и ' ^ Ю.Й.Ьи'дшыьи

ОБМЯ ХАР&ГПЗПЕТШй РАБОТЫ

Актуальность проблем». Развитое науки и техники потребогало необходимость создания дистанционмих методов яоптролл прямолинейности, соосности и расстояний при сооружении, монтаже * эксплуатации крунио-габаритпых объектов: радиотелескопов и радиотехнических комплексов с «птекиагл раэличвих фори и размеров; иашяносгроительпого, агиапро-мшлеиного и судостроительного оборудования; оптических телескопов; оптических тргктов лазерт« сгетем; няучио-псследсгательскгх комплексов тоннельного и галерейного типов, линейных и кольцевых ускорителей, ускорительно-накопительных комплексов.

Решете этих задач практически связало с необходимость!? выполнения рисокоточшх лниегшгх измерений с погрешностью 0,1-0,5 мм я проведения дистанционного контроля соосности и прямолинейности с погрешность») 0,05-0,5 им на длине до I га.

Применяй»те б настоящее время коптаетмне способы измерений в ряда случаеа ялляются иеприенлемиш по условиям технологии производства ляп пе обеспечивает требуем;,'!? точность измерений. В связп о этим возникли необходимость в разработке методов и средств для измерения углов и расстояний беског.тактнши способами.

Сооружаемые п настоящее прекя ускорительно-иакопительииЯ кошт-леке в г.Серпухове, длина орбит« которого около 20 км, и линейный ускоритель протонов сезонной фабрики, длина которого ~ 450 м, включают в себя тысячи единиц оборудования и требует проведения болытого объема, высокоточных нзмерени!'., а текде дистллцкоипого контроля его положения в процессе эксплуатации.

Актуальность разработки методов дистанционного контроля положения элементов ускорягще-фокусирующих каналов ускорителе;! обусловлена теи, что б процессе эксплуатации ускорителей в ускорительной зало будет сущестгорать высокий уровень радиации, что исключает нахояде-

нив человек* и вала и проредили» иопосредсТЕвиных измерений я юсти-ролочмга раЛог.

Цельп диссертациокиоВ работы является разработке к исследование иогнх гпсчттпиннх нетодт и средстг для установки олемеитов ускп-кана.-сп ;скоригелей заряженных частиц, в талжо разработка снеток слег.еипя и коррекции за положением отих олемеп-тор в кроцгосе 0КС1;л)«тьЦ1;и.

Осясгиге поло-^еигя, представляеице к задоте.

1. Рез; льтаты исследований лаз в! пых дальномеров для дистанционного контроля продольного голо~снид злементоп ускоряи^е-фокуси-рувцего к»нал« лннег.ного ускорителя протонов.

2. Разработка методов и средств дг.стаигрютюго контроля поле-рв'лтаэс перемещения па- основе интерференции.

3. Разработка и результаты экспериментальных исследований ар-

I

тоилтлэиропаии^го лазерного да.-.ьнсмср«.

4. Результаты дистанционного контроля продольного положения ус-корямце-'лкуеир;ту.;его каялда пшенного ускорителя иезонкоГ. {абрики.

5. Гмрл'отка и результаты йсследова/тЛ систем дистанционного сле^.тния г, коррекции рертякаяьного поятае?н:я элементов ускоряще-фокуенругчего канал* лкнеГ.ного ускорите-я протонов.

6. Разработка яидарнего способ« к результаты исследовали!5 определения скс]»зстя потоков гездуха по аорооольпм; частиц«!; на базо дв^'хчастотно го лааера..

Накупая ногкана работы заключается в след;™цеи:

I. Реализован автояатизироваиний лазерный дпяыюнер, отличающийся от аиелогячшк фазоЕИх дальмо>:ерог с пкес.неГ; модуляцией лазерного излучения способом ]«гнстрацки в;нш1}и» денодулнрутацеЯ функции.

2. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден принцип построения прибора для дистанционного контроля поперечних перемещений на база акустооптического иодулятора, имеющего погрешность измерения +Р.01 ым.

3. Теоретически показана и практически подтверждена возможность создания систем слежения и коррекции лолонения ускоряюще фокусирующего канала линейного ускорителя протонов.

4. Подтверждены теоретические результаты исследований составляющие погрешности измерений, проводишь лазерными дальномерами с внеш-изП и внутренней иоду.гяцией излучения.

Практическая ценность работы и ее реализация;

1, Разработан и исследован автоматизированный лазерный дальномер. Исследована инструментальные погрешюсти прецизионных лазерных дальномеров с внешней и рцутренней модуляцией излучения. Результаты проведенных исследований позволили осуществись дистанционно контроль продольного наложения трубок дрейфа третьего резонатора, секций 3 и

4 секторов, знаков опорного створа линейного ускорителя ыезонной фабрики. Погрешность измерений продольного положения трубок дрейфа составила £ 0,07 цц, секций - + 0,06 мм, опорного створа - + 0,2 мм, что удовлетворяет требованиям динамики лучка. Проведена аттестация контрольных базисов ускорительно-накопительного кошлекса (УНК).

2, РазработаныакустооптическиЯ изшритоль попаречних перемещений и изцеригель соосности на базе позицлошо-чувствительних фоторезисторов (ПОД), позволяющие проЕодать дистанционный контроль поперечных, перемещений с погрешностью + 0,05 ш на длина до 20 и.

3, Разработаны системы еяеязния и коррекции за положением эло-ыэнтов ускорЯ£«це-фо11уонрувс;его канала линейного ускорителя протонов, которое позволяют проводить коррекции положения опорных устрс.Чсгв ускорителя а щхэцессе окепяуатации с лсгрешостьп, ьа п^сьшигг.ей ¿0,

ЙлоголотпиГ, контроль за положением опорных устройств ускорите-!,*» 11—100 поэголил оценить их стабильность в процесса эксплуатации.

4. Разработана лмдарнад система для спрздопетая скорости потопов воздуха по аэрозольным частицам, возводящая производить измерения я любых погодных условиях.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуддачись на ВсесовэноЯ Научно-технической конференции "Метрология в д&льноивтрии" (г.Харьков, 1988г.), о тагскг на семинарах МРТИ Л!{ СССР.

Цубликавдк. Основные положения диссертационной работы отражены в двух авторских свидетельствах и девяти опубликованных печатных работах.

Структура и об-ьеи работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав я заключайся. Объем диссертации 124 стрвницы, ;< том числе 23 рисунка, 15 таблиц. Список использованной литературы содержит 104 наименования..

СОДЕРЕАНЛЕ ДЖСНРТАЦШ1

Во введении обоснована актуальность решения рассматриваемых задач, сформулированы цель и пути ее достижения, научная новизна л практические результаты, полученные соискателем при решении поставленных задач. Приводятся краткое содержание и основные положения, вшо-сяше на защиту.

Б первой главе проведен обзор и анализ методов и средств высокоточной установки элементов крупногабаритных объектов в проектное положение. Приведены допуски на установку элементов ускоряюце-фокусирую-щего канала линейного ускорителя протонов мезошой фабрики.

Анализ оптических, стр#птх . , лучевых, интерференционных и дифракционных методов и средств для сооеной и прямолинейной установки элементов усноряюце-фокусирущего канала .чиновного ускорителя прото-

¡юз Покадал, что наиболее точными п нестоящее время являются интер-ферааргеншз и дифакционные методы и средства, которые позволяю? проложит г. измерения дистанционно, Перспективным является также лазерный метод измерения прямолинейности ц соосности» испольоухл^-.Я ось диаг-рашц направленности лазерного излучения, который значительно упро-щае? процесс изыэрсннй, схему и конструкцию прибора.

Сравнительный анализ ранее известных методов продольной устэноЕ-ж элементов уснарявцэ фокусирующего канала линейного ускорителя, использующих шаблоны, установочные етергни, калибры показал, что эта методы приЕодят к накопления погрешности к концу ускорителя, которая №жет бить не скомпенсирована последний аазорои. При длина линейного ускорителя порядка 450 негров допуска на сооснув установку трубок дрейфа в первой части ускорителя, ускоряющие секции и дуйлоты второй части задали ел едущий образом:

1. Средней квадратическое отклонение каждого из концов трубки дрейфа и дублета относительно оси группы но должно превшать 0,05 мм.

2. ЛкнеГлов смешение смезиш групп не должно превышать 0,05 мы (среднее явадратичесхоэ значение). Угловое смещение смежных групп

н

не должно превышать 2,5 (среднее квадратичеокоо значение).

3. Среднее юеадратичезков отклонение каждого иа кош ¡ой ускорявших секций относительно оси групяи - не более 0,15 ш.

Точность установки трубок дрейфа относительно опорной базы в

И(Г,

кеедоы резонаторе равна! д- д. ^ где продольное смещение трубки дрейфа,

относительная скорость синхронной частицы я денном периоде ускорения, Д.- ргйочая дт:а водны,

&го соответствует ДЦ™ 0,05 мм в начале и АХ» 0,5 ш и конце

ускорителя. Среднее квадратнческоо отклонение установки ускоряющих сощлП в продольном положении друг относительно друга по должно пре-вишать 0,1 1-8!,

Указвннив точности иогут быть реализованы с поиоцью интерферометров. Однако, использование интерферометров при продольной установке плеиентос ускорлсцо^/окуагруталего канала линеПного ускорителя «¡стонов требует создана направляющих для перемещения отражателя. Размещение лштравгяоцих в замкнутом объеме крайне затруднительно. С метрологической точки оретшя наиболее перспективным средством измерения для продольной вотировки линегного ускорителя протонов яеля-ются пысокоточпые лазерные дальномеры.

Исходя из пригеденинх вькю соображений, автор пришел к внводу а необходимости реярабоЛш и исследования:

- лрецизионта лаэергшх дальномеров с внешней и внутренней модуляцией излучения;

- новых методов и средств изкорения соосности и прямолинейности;

- систем сложения и коррекции положения установленного оборудования.

сти исследоваиия позволят осуществить установку элементов уско-ряще-фокусир1Ю14!а каналов ускорителей в проектное положение и дистанционную кохзрекгрта этого положения в процессе эксплуатации.

Во втрроД глава приведены результат« теоретических и экспериментальных исследований нрецизпоннш: лазоршк дальномеров с внеаней к внутренней модуляцией излучения. Проанализировали составляющие инструментальной погрешности этих типов датыюу.стюв. прикрепи результаты дистанционшюг'о контроля продольного положения элементов уско-ряюцем^-окуйирую'ияего канала линейного \скорл:тедя нозонной фабрики и аттестация контрольных базисов УНК.

Исследован и обоснован принцип построения «идарноН системы для определения скорости потоков воздуха по аэрозольны:.: частицам на ос-

нова двухчастотного лазера, позволяющий производить измерения в любых погодных условиях.

Испытанна высокоточного светодальноиера БСД-1200 с внешней иоду»-ляцией излучения по казахи, что инструиент&льнал ¡¡огреиность прибора составляет £ 0,2 ш из 40 приешп и + 0,3 им из 5 приемов, Прибор ВСД~1200 не дает окончательного результата измерений. Подученный "отсчет по прибору необходимо пересчитать с учетом реальной атмосферы. Существенный недостатком дальномера является таюье получение отсчета в результате нахоадения минимума сигнала на осциллографической трубке, что приводит к субъективной оиибке оператора, увеличению времени изиерення, уменьшению точности измерения за счет флуктуации сигнала. Уменьшение времени изиерення для пстнроточных работ имеет суцестьенное значение, т.к. юстировка предполагает последовательное цзыероние и перемещение юстируемого объекта,

Для устранения указанных недостатков был разработан автоиатизи-рованный лазерный дальномер (АЛД). Сзтдестшшшо отличия АЛД от БОД-1200 заключаются: в способе регистрации минимума цодулируидвй функции,всистемв автоматизации измерений с собственным интерфейсом, управляющим алгоритмом, реализованным для микро~иШ "Электроника ДЗ-28". Блок-схема АДД показана на рис. 1.

Работает дальномер следуюиуим образом, Линейно поляризованное излучение лазера I направляется в СВЧ модулятор 4, представляющий собой коаксиальный резонатор с кристаллом КДР в качестве электрооптического ¡элемента, СВЧ генератор 3 воэбу«(диет в модуляторе о.;окгро-магпитное поло в резудьтыв взаимодействия с которым световой поток на выходе становится эллиптически поляризованным. Отразитесь от отражателя 5 и пройдя мо ду ля г ф - д еш ду ля г о р 4, анализатор 6, световой поток демодудирув'кя-

Перед началом измерений в память Ш вводятся о ыагннтноЯ лонти прогрешд обработки результатов измерений, а с клавиатуры ^ЗЬ оначе-

|шя готерат'-ри и даплстмя воздуха на измеряемся трассе. vШ вадает сигнал запуска ^аэосдгт'аюцену }с?роЯству (ОЗУ) 12, по котором} модулятор, находившийся р исходном состоянии (координата равна н^лю), начиняет перемещаться. П^н огон амплитуда электрического импульса на выходе следяцего ¿строПстга 9 меняется по закону деиодулирувцей «¡умк-ции, показанной на ркс.2,в виде огиба*чцей амплитуды импульсов ДО 7, при перемещении модулятора не половин}' длины волны модуляции. Поскольку форна мод}ли$утацеЯ функции симметрична относительно своего ми-тшального значения, то точка ее минимуыа принимается в качестве точки отсчета при разовых измерениях, а соответствующая точкеЛдкоордината модулятора как величина, определявшая дробнуа часть длины голны

Так как в симметрично расположенных относительно Аз точках А, г, А^, соответствующих наи5ольсеЯ крутизне модулмруоцей функции, коорд1!ната модулятора определяется с большей точностью, то дробная часть длины волныопределяется как среднее квадратическое значение координат

ОС,

Во время движения модулятора следящее устройство следит за амплитудой импульсов, поступав^« через усилитель 8 с ВсЗ^и при ее соответствии точкам А, и А^ЕырабатыЕает управлявший импульс |по которому запускается схема, пересылающая координату модулятора из устройства измерения координаты (УИК) 13 в сБИ. Предусмотрено двенадцать уровней коми®- " рации. После считывания ко ординат I, и при движении модулятора в прямом направлении двигатель делает реверс?затем происходит считывание координатЗ^и!* при двшении модулятора в обратном направления. Этим заканчивается цикл измерений. Количество циклов может бить задано до 99. После последнего заданного цикла по код}' "конец измерений"» поступающему из ЗВ^ модулятор возвращается в исходное состояние. После обработки. полученной информации оЕЫ выдает на дисплей или печатающее устройство результаты измеренного расстояния.

Работа следующего устройства стробируется импульсами, поступал-

гром с частотой 50 Гц, вирабативаеыши СБЧ генераторои. стиии же стробир^юцими иилульсаш запускается генератор тактовых импульсов II.

Результаты испытаний показали, что Щ ииеот ошибку фазового цикла,не превшиающх ¿0,1 ш. Вреыя измерения одной линии из 10 серий составляет одну минуту.

Анализ схеы построения лазерных дальномеров с внутренней модуляцией показал, ото наиболее перспективными являются схемы, нсиоль-аумцце биения двух аксиальных иод в газовых лазерах.

Разработанный на этой принципе прецизионный лазерный дальноыер (ГИД) в качестве источника изл}-чення иместНе*1(£.газер, который работает в двухчасготнон р^ахииа и излучает колебания, состояние из двух частот оптического диапазона длин волн Л.« 0,63 шеи и интервалом наяду ниш ~ 500 ИГц. Ш1Д бил ксгаяаи с поиощ^о комбинированного метода исследования. 1{оыбИ1шровш»п1й иетод исследования включает в себя комплектное исследование и поэлементное исследование составляющих суммарной инструментальной погрешности. В результате исследований были выявлены следующие средние квадратические значения основных со-стаплявгргх инструментальной погрешности:

■ ± 0,022 № - составляющая пнетруиенталь погрешности, вкзы-ваоыая дрейфом велнчшш фааових информационных сигналов в цепях дальномера (дрейф нуля), проявляющаяся в дрейфа показаний табло дальномера в процессе измерения;

Д»« £ 0,03 ш - составляющая инструментальной пагрешости, вы' здаьемая наличием амплитудно-фазовой зависимости приемного тракта дальномера;

А3» + 0,049 ш - составляющая инструментальной погрешности, Еюивавнал связь» ме:эду инфорыациоиншн каналами и наводками частот, кратными интервалу частот излучения лазера.

Ь результата комшектиого исследования на компараторе 1Ш0 путем прямого сличения с эталоном длины била определена инструменталь-

ная погрешность дальномера, равная 4 0,05 ми.

Дальномером ПйД проведен дистанционный контроль трубок дрейфа третьего резонатора, секций 3 и 4 секторов, знаков опорного створа линеГного ускорителя ыезонноЛ фабрики. Погрешность измерений продольного положения трубок дреПфа составила ¿0,07 мм, секции - + 0,06 мм, опорного створа ~ + 0,2 юл, Проведена аттестация контрольных базисов УНК. Логрвиность аттестации Саэиса длиной 144 м составила + 0,08 ми, а 1000 м - 4 0,2 ум.

В третье!1, главе приведен» результаты теоретических и яксперииен-тальных иссяедспанпП акустооптичесгого изморителя перемещений и измерителя соосности на основе полупроводниковых позиционнно-чувствитель-ньсс фоголриешиков (ПЧ$).

Принцип действия1 акустооптичесгсого измерителя перемещений объекта (АИП) поясняет рис.З, Подадим на вход исустооптического модулятора (АОИ) 2 вмплитудно-модулированныЛ сигнал:

II + т.са&£Н) созоЛ -йоэоЛ +

где. 10 г;О. - высокая и низкая частота, ГГ\ - кооСфицпент модуляции, "Ь - время.

Йа выходе АОМ полним три сигнала с частотами (»^(Л + Я^СО-О. В результате дифракции света лазера I получим три дифрагированных пучва + I порядка. Еучкл осталышх порядков отфильтрованы диафрагмой в плоскости регистрехрш $оУ 4. Полагая,' что углы дифракции света малы, получим следующие выражения дкя углов дифракции:

где ^в^ |й ~ ВНСОКЯЯ К НЯЗЯЯЯ <!ВОТОТЫ,

скорость звута в модуляторе.

Получено выражение для переменной соотавлящай овтявхл да выходе фотоп^яемаяка:

U = J {expifürt* KítOífl,. к(х-Ьж)вМ10н]н

+ JE expl[(co+Q)t + KZCos(8e + 8H) + + y expl[(u>-^)t+кгcos(8в-8;)+

^-к(a:-tx) strv(8a-0И)] pdac =

Uncas(Qt-q>,)

где Ф, = - К ix AÍH -f. xz :HHJ¿

a

L-

ьх - смещааие яа нходе линзы, 2ir

К- -тр - волновое чясло,

d - диамэгр чувствлтельвой площадки фотопряешака.

При d =» I мы, X = 0,6. и гочаостн фазометра 0.1° чув-

ствительность к применении равна 0,23 мим. Испытания макета АИЛ показали, что погрешность прибора не превышает + 0,01 мм.

Теоретические исследования ПЧФ показали, что средний радиус 1ПФ

и элективный диааетр светового пучка связаны соотношением CL = \Í2Ptp, лляейяая эагисямость сопротивления ЕЧФ от смещения относительно центра свэювого ютяа ыохет бнть получена пра условии А <й(?ср. Испнта-ння образцов ГИФ с рабочим полеы 35 ид доказали высокую чувствительность к перемещении порядка 5 ш. Инструментальная погрешность ПЧФ о измерительны!! прибором по результатам вопнтааай не превышает ♦ 0,05 т.

В ^твроурД щадв приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований систем слекения и коррекции за полокенязы

элементов ускоряще-$окусирующего канала линейного ускорителя протонов. Проанализированы составляющие погрешности при измерениях гидростатическими системами ривелировшшя (ГСН). Показало, что наибольшую погрешность в измерения систеиой ГСН еносят тенпзратурнио градиенты.

Приводятся результаты исследования системы ГСН в условиях ускорительного аада. Для анализа точности измерений ГСН было проведено шесть контрольных: циклов в тех же точках датчиками завода "Калибр", которые использовались в качестве образцового прибора. Погреиность измерений привидений датчиками завода "¡Салибр" составила £ 0,01 ш. Разность результатов измерений систеиой ГСН и датчиками оавода "Калибр" не превысила 50 ыкн.

Систеиой ГСП в течение десяти лет проводились наблюдения за по-вохеииеи опорных устройств трубок дрейфа линейного ускорителя И-100. Обработка результатов измерений показала, что среднее квядратнчееков отклонение среднего арифметического значения не превышает 50 мкм, которое удовлетворяет допуску на точность измерений системой слежения ев положением усшряще-фэкусирушцвгч) канала линейного, ускорителя.

Практическая реализация системы коррекции потребовала разработки специальных опорник устройств, регулируемых по высоте и в плено, поскольку использобштй каких либо серийшх механизмов ДЛЯ отос цздл оказалось нееоэможнш в связи.с рядом специфических требований. К таким требованиям относятся: иовшошшй уровень радиации в зоне установки опорных устройств, высокая надежность, стабильность размеров в направлении регулируемой коодо'матц в статической состоянии, оптимальный габариты, стабильность положения выходного эвена опори прц отключении источника питания природа.

Сравнительный анализ воашшш* кинематических схем приводов и ыюсаннаыов показал, что наиболее полно перечисленный требованиям удоЕЗОтаораот еяедутвщае схоыи: элаетрсшаговнП привод с передачей «анг-гаЯка качения и гкдрооагсгий пуивод с клиповой передачей качения

Приводом d схеме винт-гайка качения служит элзктроп&говий двигатель типа Ш-2,65Д 50-0,1, серийно выпускаемый отечествотюй промышленность». Испытания макета системы коррекции с исполнительнш органом, использующим передачу вннт-гаДка качения, показали, что погрешность перемещения исполнительного органа механизма равна ¿ 13 мкм, а дискретность перемещения - 5 мкм.

Комплексные испытания системы коррекции н ГСП показали, что погрешность позиционирования положения опорных устройств ускоряюще-фо-кусирущего канала линейного ускорителя протонов равна + 23 мкм.

Для нагрузок, превышающее 10^ кгс, целесообразно использование гидрошагового привода. Испытание макета гидравлической системы коррекции положения показали, что средняя кводратическая погрепность вага не превышает 5 мки; дискретность перемещения - 100 мки.

0С1ЮВНЕЕ РЕЗУЛЬТАТЫ Д11ССЕРТАЦ1ЮШ0Я РАБОТЫ

1. проанализировано современное состояние методов и средств линейных измерений положения элементов крупногабаритных объектов. Проведенный анализ показал, что методы и средства измерений, имеющие вещественную мэру {жезлы, рулетки) и относительную погрешность иЪие-рений I.10 , трудоемки, а в некоторых случаях (замкнутые и вакууми-рованные объемы) указанные методы технически не реализуемы. Показано, что для этих задач могут быть использованы лазерные дальномеры с внешней и внутренней модуляцией излучения.

2. Проведенные исследования лазерных дальномеров о внешней и внутренней модуляцией излучения показали:

- инструментальная погрешности высокоточного светодальномера БСД-1200 и лазерного дальномера на базе двухчастотного лазера равны и составляют + 0,2 мы;

- инструментальная погрешность ПЯД равна + 0,05 мм.

Дальномеры ЕСД-1200 и ШЩ могут быть использовали для дистанционного контроля положения элементов ускоряюце-фокусируыцих каналов ускорителей наряженных частиц.

3. Теоретические и акспериыенталыше исследования автоматизированного лазерного дальномера показали, что применение электронного компаратора для нахождения минимума демо.цулнрукцей функции 1юэеолнло снизить время измерения и уменьшить инструментальную погрешность дальномера в два раза.

4. Предложен вариант дальномера с внешне!! г.сд; ляцией излучения на основе биаксиалыюго СВЧ резонатора, в котором возмогшие увеличение расстояния между нриемо-пере.цаюциыи кристаллами позволяет приыв-нить приемо-шредающие оптические системы без дополнительных повора-чиьаыцих оптических элементов и, ген самим, полностью исключить попадание в пршшшй тракт лучей, отраженных от компонентов приаио-па-редаацаго канала, увеличить интенсивность 1фиемного канала, соотношение сигнал-шум приемного устройства, вследствие чего повысить точность измерений и далыисть действия прибора.

5. Предложен и реализован новый ыэтод дистанционного контроля продольного положения олемантов ускоряюче-^юкуснрумцеги канала линейного ускорителя меэонной фабрики. Результаты контрольной съемки дистан ционным методом показали, что погрешность намерений продольного положения Трубок дрейфи третьего розонатора, сеыр!й 3 и 4 секторов и знаков опорного створа составила соответстьешю + 0,07 ни, + 0,С6 мм,

£ 0,2 мм, что удовлетворяет допускам на точность установки отих влв-иантоп. Порученные результаты измерений дистсщныишм методом совпадают с результатами непосредстввнннх измерений ускоряющих зазоров.

6. {¡веден вмша кьтодон и о роде« цоы?ро."н прямолинейности

и ссоснйс?» едемонтои крути габаритных сбъактоа. Разработан и рвали-«ори« нови!! ыотол дисганцмоиисго контроля поперечных порено^ениЯ на «срг»»а шле^вршчрц, крн прохождении лазерного излучения

акустооптнческого модулятора.

7. Проведены исследования точностных характеристик гидростатических снеток. Исследования показали, что в условиях ускорительного зала погрепность измерений превшениП ГСП не превышает + 0,1,мм.

8. Разработала и исследована дистшпргонная система коррекции положения опорных устройств ускоряюцз-фокусирукщего канала линейного ускорителя прютонов. Результаты исследования показали, что элекро-мехшшческая система коррекции имеет погрешность позиционирования опорных устройств линейного ускорителя,равную + 0,05 мм, что удовлетворяет требуемой точности.

9. На основе дзухчастогного ласера разработана лидарная непрерывная доплеровская система для определения скорости потоков воздуха по аэрозолям в атлосфере, позволяющая производить измерения в любых погодных условиях.

Основное содержание диссертации опубликовано п работах:

1. A.c. II79745 /СССР/. Светодпльномер/ К.С.Гюнацян, Р.З.Гарибян, Л.Р.!&всесяя, В.П.Шагохин. - 3? 370I20Ö/24-10; - Зад б. 15.02.84.

2. A.b. I4B0509 /СССР/. Ди^ферещпольный фазовый дальномер/ И.И, Попов, С.Б.Ченоданов, В.П.Шатохин, Е.А.Хесед, И.С.Викбов. -

№ 4210042/40-22; - Заяв. 29.01.87. '

3« Лукин И» В., Пупкарев Г.П., Соболь В.В., Тееленко В.П., Пато-хлн B.II., Хесед Е.А. Высокоточный дифференциал ьшй лазерный дальномер// Измерительная техника. - 1906. - Ii 5. - С.15-17.

4. Попов И.И., Чемоданов C.B., Ыатохин В.П. Прецизионный фазовый светодалыюмер с про1таг.мшм управлением // Тез .докл. И Всесоюзной научно-технической конференции "Метрология в далыюметрин". - Харьков, I9CS. - 50 с.

5. Попов И.И., Хесед Е.А., Сатохпн В.П., Чемоданов С.Б., Иванов В.К. Автоматизация лазерных методов контроля положения элементов объ-

актов машиностроения }j Тез. докл. Проблема разработки и внедрения гибких автоматизированных производств и систем автоматизированного проектирования в машиностроении. - Йошкар-Ола, 1984. - С, 65-66.

6. Соболев В.В., Тесденко В.В., Грицун B.A.¡ Хесед Е.А., Шато-хин В.П., Лаврентьев И.В. Использование прецизионного лазерного дельноыара ПЛД для контроля положения элементов ускоряюще-фокусир^то-цего канала линейного ускорителя ыеаоиноВ фабрики // Тез.дои. О! Бее. союзной .■научно-гвзашческой конференции "Петрология в дальноиогрин", • Харьков, 1988, - 92 е. ,

7. Титов A.A., Шатохин В.П. Некоторые вопросы измерения pascs-оя-иий гетеродинным методом // Тез. докл. Ш ВсесошноЯ иаушгс-техничес-йой конференции "Метрология в дальноыетрии". - Харьков, 1968, -92с,

8. Шатохин В.П., Хесед Е.А., Ладрантьев И.В., Сугачев QJi., Пушкарев Г.П. Исследование лазерного дальномера для продольной юстировки шшейнш. ускорителей. 3 кн,: Диагностика пучков заряаешшх частиц к ускорителях. - Ы.: РЯ! АН СССР, 1984. - С. IIÖ-I24,

Шагохин В.П., Хесед Е.А., Лаврентьев И.В, Экспериментальное исследование влектронноогаического дальномера для юстировки ускорителей авряхенша чеютнц. В кн. í функциональные узлы ы системы ускорителей заряаенша частиц. - 11.; РП1 АН 'СССР, 1984. - С.132-135,

10. Еатозцш Е.П., Хесед'Е.А., Лаврентьев И.В., Сидорадш А.И. Вабор кинематической сха«ы и окспериментальноо исследование механизш юстировки опорных балок линейного ускорителя Ы2ГАН. Е кн,; Радиоэлектроника ускорителей и физического эксперимента. - У.: РП1 АН СССР, 1902, - C.I0Ö-II8.

П. Шагохин В.П., Хесед Е.А., Лаврентьев И.В,» Луиин И.Б., Душка-pea Г,Я., ГЬтеря?л.о Ы,Б., Соболь Б.В., Теояенко В.В. Прецизионный «ь-avpüuJ! делыммор - разработка и иселодоввдас. В кн.: Сильноточные ни

}еиорнтедн алрдаеикюс чаегкц. - М.; iiJTiä Ali СССР, 198$, -СГДК-ИУ,

¿Ч'^йНЁЛМИ1 рвэуяь?ата, составляющие основное оодер^шмо диссортгциоачоЯ работы, получены автором сешстоятельно. По работай, опубликованным в соавторство, диссертантом выполнены: разработка принципиальны* схем п исследований /О, 9, 10, II/, теоретическое обе смоги;:«) и исследования /I» 2, 5, Т/, обоснованно метода измеряют /3, 4, ел

Соискатель , А

- го -

Pao. 1. Бдок-бхома АДД: Г -лазер, 2 -зеряадо, 3 -генератор СЗЧ, 4 -модулятор, 5 -отрааагаль, 6 -анадязатор, "Г-фотоэлектронный 7ынол!таль, 8 - усилитель, 9 -следащаа /о-тройство, 10 -управляющее устройство, II -генератор тактовых импульоов, 12 -фааосдваганцее устройство, 13 -устройство измерения координаты. 14 -устройство звода-вывода, 15 -мок parggtpoe, IS - ЭЙ«.

Рис. 3. Схема, поясняющая принцип действия АИЛ: I - лазер, 2 - акустооптнческий модулятор, 3 - линза, 4 - фотоэлектронный приемник.