Оптико-электронный преобразователь угла поворота в электрический сигнал Советский патент 1987 года по МПК G01B11/26 

Изобретение предназначено для индикации углов поворота контролируемого объекта относительно базового.

Целью изобретения является повышение точности путем устранения зависи- мости выходного сигнала от неточностей положения плоскости поляризации в поляризаторе и анализаторе, а также от искажений, вносимых модулятором и светоделителем.

На чертеже представлена схема предложенного преобразователя.

Оптико-электронный преобразователь содержит излучатель 1 и последовательно расположенные объектив 2, поляризатор 3, четвертьволновый элемент 4, модулятор 5 фазы, размешенный так, что одна его грань параллельна оптической оси преобразователя, жестко закрепленный на грани модулятора 5 пьезогенератор 6, светоделитель 7, фазосдвигатель 8, анализатор 9, объектив 10, фотоприемник 11, усилитель 12, фазовый детектор 13, в одном потоке излучения от светоделителя 7 последовательно установлены фазосдвигатель 8 и отражатель 14, предназначенный для скрепления с объектом 15, выполненный двугранным и ориентире- ванный таким образом, что ребро отра- жателя 14 составляет угол 22,5 к оптической оси фазосдвигателя 8, в другом потоке от светоделителя 7 последовательно установлены анализатор 9, объектив 10, фотоприемник 11 и усили- тель 12, а выход фотоприемника 11 через усилитель 12 соединен с фазовым детектором 13.

Преобразователь работает следующи образом.

Световой поток от излучателя 1, пройдя объектив 2 и поляризатор 3, поляризуется в направлении плоскости поляризации поляризатора 3. Четверт волновая пластина 4 преобразует линено поляризованное излучение в цирку- лярно поляризованное. После модулятора 5 фазы излучение содержит две составляющие с взаимно ортогональными направлениями плоскостей поляризации (вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней). Фаза светового излучения одной из составляющих изменяется по отношению к другой с частотой изм нения фазы модулятора 5. В связи с тем, что излучение является смесью электромагнитных волн с разной, дни- ной, на выходе фазосдвигателя 8 обра

5

0

5

5

Q

0

5

зуется смесь волн с разнр 1м состоянием поляризации, разными знаками и фача- ми. При суммировании этих волн образуется излучение, состоящее из двух частей с равными амплитудаь-и со строго взаимно перпендикулярными направлениями плоскостей поляризации (вдоль оптической оси фазосдвигателя и перпендикулярно к ней). Фазы световых волн этих составляющих непрерывно изменяются друг относительно друга (с частотой звуковых колебаний).

Так как колебания электромагнитных волн перпендикулярны направлению распространения света, то после отражения от отражателя 14 плоскости поляризации световых волн повернутся на двойное значение угла между плоскостью поляризации падающего и отраженного пучка лучей. Таким образом, при расположении ребра отражателя .под углом 22,5 к оптической оси фазосдвигателя В плоскости поляризации двух частей излучения повернутся на 45 , т.е. оптическая ось фазосдвигателя 8 и плоскость поляризации будут расположегл 1 под углом 45 к плоскости поляризации отраженного светового, потока. Если ребро отражателя 14 расположено, строго под углом 22,5 к оптической оси фазосдвигателя 8, то анализатор 9 пропускает проекции двух частей излучения, одинаковых по амплитуде. Суммарный световой поток не модулируется и на выходе фо- топриемника 11 переменный сигнал отсутствует. При повороте отражателя 14 и объекта 15 на угол + ci. плоскости поляризации двух частей излучения повернутся на угол, в два раза больший.

Таким образом, на выходе фотоприемника 11 возникает электрический сигнал поворота, амплитуда которого пропорциональна двойной величине угла поворота, а фаза определяется знаком угла. При изменении знака угла фаза сигнала меняется на 180 по отношению к фазе сигнала, поступающего с пьезогенератора 6. Сигнал поворота поступает на один из входов фазового детектора 13.

Формула изобретения

Оптико-электронный преобразователь угла поворота, в электрический сигнал, содержащий излучатель и последовательно расположенные объектив, поляриза3 I3038I84

тор, четвертьволновый элемент, моду-объектом отражателем, выполненным лятор фазы, размещенный так, что однадвухгранным и ориентированным таким его грань параллельна оптической осиобразом, что ребро отражателя состав- преобразователя, жестко закрепленныйляет угол 22,5 к оптической оси фа- на грани модулятора пьезогенератор, зосдвигателя, и светоделителем, уста- фазосдвигатель и анализатор, объек-новленным между модулятором и отра- тив, фотоприемник, усилитель и ампли-жателем, в одном потоке излучения от тудно-фазовый детектор, выход фото- ,светоделителя последовательно установ- приемника электрически соединен че-лены фазосдвигатепь и отражатель, а рез усилитель с фазовым детектором,W в другом - последовательно yci- отличающийся тем, что, становленные анализатор, объек- целью повьпиения точности, он снабжентив, фотоприемник и усили- предназначенным для скрепления с тель.

Изобретение предназначено для индикации углов поворота контролируемого объекта относительно базового. Целью изобретения является повышение точности путем устранения зависимости выходного сигнала от неточностей положения плоскости поляризации в поляризаторе и анализаторе, а также от искажений, вносимых модулятором и светоделителем. Световой поток от излучателя 1, пройдя объектив 2 и поляризатор 3, поляризуется в направлении плоскости поляризации поляризатора 3. Пластина 4 преобразует линейно поляризованное излучение в цирку- поляризованное. После модулятора 5 фазы излучение содержит две составляющие с взаимно ортогональными направлениями плоскостей поляризации. На выходе фазосдвигателя 8 образуется смесь волн с разным состоянием поляризации. Так как колебания электромагнитных волн перпендикулярны направлению распространения света, то после отражения от отражателя 14 плоскости поляризации световых волн повернутся на двойное значение. .При повороте отражателя 14 и объекта 15 на угол +с6 плоскости поляризации двух частей излучения повернутся на угЬл, в два раза больший,, и на выходе фотоприемника 1I будет возникать электрический сигнал, по которому судят об угле поворота. 1 ил. (Л Г5 74 / ,йб 00 о со эо эо Л ЛУ