Оптико-электронный преобразователь угла поворота в электрический сигнал Советский патент 1986 года по МПК G01B11/26 

10

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам, обеспечивакнцим индикацию углов поворота контролируемого объекта относительно базового (вокруг линии, соединяющей их), и может применяться в станкостроении и геодезии.

Целью изобретения явля ется повышение точности путем устранения неравномерности положения плоскости поляризации.

На чертеже представлена схема предлагаемого преобразователя.

Оптико-электронный прёобр.азователь содержит излучатель 1, объектив 2, поляризатор 3, четвертьволновую пластину 4, модулятор 5 фазы в виде стеклянного параллелепипеда, пьезогенера- тор 6, жестко закреппенньгй. на грани модулятора 5, генератор 7 напряжения, оптический фазосдвигатель 8, второй оптический фазосдвигатель 9. Оптические фазосдвигатели 8 и 9 вьтолнены с фазовым сдвигом более 100 и изготрв лены из материала, обладающего двойным лучепреломлением. Кроме того, преобразователь содержит анализатор 10. Второй оптический фазосдвигатель 9 расположен между первым фазо- сдвигателем 8 и анализатором 10, жест-,. ко связан с первым фазосдвигателем 8 и ориентирован таким образом, что его оптическая ось составляет угол с оптической осью анализатора. Устройство также содержит объектив 11, фотопри- . емник 12 и амплитудно-фазовый детек- тор 13.

Оптико-электронный преобразователь работает следуницим образом.

Поток излучения от излучателя 1, пройдя объектив 2 и поляризатор 3, поляризуется в направлении плоскости поляризации поляризатора 3. Четвертьволновая пластина 4 преобразует линейно поляризованное излучение в цир- кулярно поляризованное. После модуля - трра 5 фазы излучение содержит две составляющие с взаимно ортогональными направлениями плоскости поляризации (вдоль оптической оси и перпендикулярно ей). Фаза светового излучения одной из составляющих изменяется по от- ношению к другой с частотой звуковых колебаний. В связи с тем, что излуче- ни е представляет собой совокупность электромагнитных волн с разной длиной волны, на выходе оптического фазо- сдвигателя 8 образуется совокупность j волн с разным состоянием поляризации.

и

20

25

35

40

45

50

55

1241064

.

разными знаками и фазами. При суммировании этих волн образуется излучение, состоящее из двух промодулиро- ванных в противофазе частей с равными амплитудами и взаимно перпендикулярными направлениями плоскостей поляризации (вдоль оптической оси фазо- сдвигателя 8 и. перпендикулярно ей) . При этом каждая часть излучения содержит две составляющие, промодули- рованные в противофазе. При угле между оптическими осями фазосдвигате- лей 8 и 9 45 амплитуды составляющих равны и суммарный световой поток

не модулируется при любом положении плоскости поляризации анализатора. В этом случае йа выходе амплитудно- фазового детектора 13 сигнал отсутствует. При повороте фазосдвигате0 ля 9 вместе с анализатором ТО отно- сительно оптического фазосдвигате- ля 8, на угол +(йодна из составляющих излучения увеличивается пропорционально углу поворота.. На выходе фото5 приемника 12 возникает переменный электрический сигнал поворота, про- .порциональньй величине угла поворота в фазе или противофазе (в зависимости от знака угла) с опорным сигналом, пос-тупакяцим на детектор 13 от генератора 7 напряжения.

Неравномерность положения плоскости поляризации анализатора 10 по световому полю, а также нестабильность ее положения в небольших пределах не вызывают.изменения выходного сигнала. На выходе фазового детектора 13 всегда нуль при угле между оптическими осями фазосдвигателей 8

5

и 9 равном 45 . При изменении угла ot между оптическими осями на некоторую величину сигнал изменяется пропорционально этой величине.

Таким образом,неравномерностьположения плоскости поляризации посветово- му полю не изменяет выходной сигнал. Формула изобретения Оптико-электронный преобразователь угла поворота в электрический сигнал по авт. св. № 1013999, о т- л и ч а ю щ и и с. я тем, что, с целью повьшения точности, он снабжен вторым оптическим фазосдвигателем, расположенным между первым фазосдвигателем и анализатором, жестко связанным с ним и ориентированным таким образом, что его оптическая ось составляет угол с оптической осью анализатора.

2 3 tf

5 8

/LJ

Изобретейие относится к области измерительной техники, в частности к устройствам, обеспечивающим индикацию углов поворота контролируемого .объекта отйосительно базового (вокруг линии, их соединяющей), и может применяться в станкостроении и геодезии. Целью изобретения является повьшение точности путем устранения влияния неравномерности положения плоскости поляризации по световому полю. Поток излучения от излучателя, пройдя объектив, поляризатор, поляризуется, в направлении плоскости поляризации поляризатора. Четвертьволновая пластина преобразует линейно поляризованное излучение в циркуляр- но поляризованное. После модулятора излучение содержит две составляющие со взаимно ортогональными направлениями плоскости поляризации (вдоль оптической оси и перпендикулярно ей) Фаза светового излучения одной из составляющих изменяется по отношению к другой с частотой звуковых колебаний. В связи с тем, что излучение представляет собой совокупность электромагнитных волн с разной длиной волны, на выходе оптического фазосдвигателя образуется совокупность волн с разным состоянием поляризации, разными знаками и фазами. При суммировании этих волн образует- ся излучение, состоящее из двух про- модулированных в противофазе частей с равными амплитудами и взаимно перпендикулярными направлениями плоскостей поляризации (вдоль оптической оси фазосдвигателя и перпендикулярно ей). При угле между оптическими осями фазосдвигателей 45 амплитуды составляющих будут и суммарный световой поток будет не модулирован при любом положении плоскости поляризации анализатора. В этом случае на выходе амплитудно-фазового детектора сигнал будет отсутствовать. При повороте фазосдвигателя вместе с анализа- (ром относительно оптического фазо-. сдвигателя на угол (,одна из состав-. лякщих излучения увеличится пропорционально углу поворота. На выходе фотоприемника возникнет переменный электрический сигнал поворюта,пропорциональный величине угла поворота в фаяе или противофазе. Изобретение - дополнительное к авт. св. № 1013999. :1 ил., § (О го 4 о ISO