Фотоэлектрический преобразователь перемещений Советский патент 1987 года по МПК G01B11/00 

Л1«КС

11350487

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к конструкции устройств для измерений линейных и угловых перемещений.с

Цель изобретения - повышение точности преобразования перемещений за счет формирования групп сигналов, смещенных, по на заданные величины.10

На фиг.1 приведена принципиальная схема фотоэлектрического преобразо- вателя перемещений; на фиг,2 - ход лучей через главное сечение трех д arctg пластин одинаковой толщины, но выре- 15 занных под разными углами к оптической оси 1 5 °, i М и V - t l, .

К

Преобразователь содержит (фиг.1) последовательно установленные осветительную систему, включающую источник 1 света и конденсор 2, растровое сопряжение из индикаторного 3 и измерительного 4 раст.ров, выполненных идентичными со штрихами постоянного

При Cf шинства од гается мак

При той получения чем d пластины равньм

мслкс 1,

20

Это соотно (1) и (2)

Сдвиг м дит (фиг.2 кристаллич пластина в между свет мыми растр 25 и Е-лучей фазовый сд

шага, кристаллооптический компонент 5, установленньш между растрами 3 и 4 и выполненный в виде п-1 пластин одноосного кристалла, вырезанных под углами к их кристаллооптической оси,, отличными от О и 90°, поляризационный делитель 6 и фотоприемники 7-9, расположенные по ходу.излучения, отраженного от светоделительной грани светоделителя 6, и фотоприемник 10, расположенный в ходе излучения, прошедшего светоделитель 6.

Преобразователь работает следующим . образом.

Свет от источника 1, пройдя измерительный 3 и индикаторный 4 раст- ры и кристаллооптический компонент 5, расщепляется последним.

Кристаллические пластины расщепляют падающий на них световой луч на . обыкновенный (0) И необыкновенный (Е) лучи, поляризованные во взаимно ортогональных плоскостях и поперечно смещенные друг относительно друга на величину d, зависяодую от показателей преломления п, и п, ориентации- оптической оси и толш;ины пластин с

Сдвиг между О и Е-лучами происходит (фиг.2) всегда в главном сечении кристаллической пластины. Если такая пластина введена между растрами, то между световыми сигналами, модулируемыми растровыми сопряжениями для 0- 25 и Е-лучей соответственно, существует фазовый сдвиг tf, равный

V .2 // --- cos с/.

(3)

30

где о/ - угол между лШ1ией считывания и главным сечением пластины.

sin ч cos i(

тели преломпения кристалла).

. Очевидно, что по отношению к сигналу, формируемому участком растрово- 35 го сопряжения не содержащим пластины, фазовый сдвиг имеет лишь сигнал., образованный Е лучами, сигнал, обра- зованньй 0-лучами, синфазен первому (он может быть использован в качестве 40 основного сигнала)„

Для образования п групп сигналов, смещенны5С на 1/п периода сигнала, .необходимо между растрами вдоль ли- НИИ считывания ввести п.-1 кристал- 45 лических пластин, ориентация о/ и параметр d которых в соответствии с формулами .(1)-(3) в.ыбраны такими, чтобы обеспечить указанные фазовые сдвиги. Кристаллооптический компо- 50 нент 3 соста влен в конкретном примере из трех кристаллических пластин А, Б и В,создающих смещение Е-лучей t , относительно 0-лучей на 1/4 Т, 1/2Т ()) и -1/4 Т (это соответствует сдвигам 55 фаз между сигналами от основных на

90, 180 и 270).

каза- После измерительного растра, скрепленного .с объектом, образуют четыре группы световых сигналов, смещенных

Л1«КС

При Cf 45° практически для большинства одноосных кристаллов достигается максимум поперечного сдвига

а - Ь а2 + Ь

(2)

д arctg

При той же толщине пластины t для получения в К раз меньшего сдвига, чем d пластины равньм

мслкс необходимо использовать 1, вырезанные под углом it/

2

к (--+ 1)±Ук (--|+1)-45| п п е

:ni:

д arctg

Это соотношение следует из выражений (1) и (2).

Сдвиг между О и Е-лучами происходит (фиг.2) всегда в главном сечении кристаллической пластины. Если такая пластина введена между растрами, то между световыми сигналами, модулируемыми растровыми сопряжениями для 0- и Е-лучей соответственно, существует фазовый сдвиг tf, равный

V .2 // --- cos с/.

(3)

30

где о/ - угол между лШ1ией считывания и главным сечением пластины.

друг относительно друга на четверть периода. Для разделения сигналов свет пропускается через поляризационный делитель 6. С каждой из А, Б, и В пластин кристаллооптического компонента оптически связаны фотоприемники 7 (три фотоприемника для регистрации световых сигналов Е лучей и один для 0-луче.й). 10

Таким образом, при помощи кристаллооптического компонента, составленного из пластин одноосного кристалла, введенного между растрами, можно

сформировать группу сигналов, смещен- 15 тановленным между растрами и выпол- ных по фазе на заданные величины.

ненным в виде п-1 пластин одноосного кристалла, вырезанных под у глами к их кристаллооптической оси, отличными от О и 90, и поляризационным светоделителем, размещенным за сопряжением, индикаторный рартр в котором выполнен идентично измерительном три фотоприемника расположены по ходу излучения, отраженного от свето- делительного покрытия светоделителя, а четвертый - в ходе излучения, прошедшего светоделитель.

Очевидно, что точность задаваемого фазового сдвига в этом случае определяется, как следует из формул (1)- (3), точностью изготовления пластин по толщине t, ориентации ( оптической оси, а также точностью ориентации с/ пластин относительно линии считывания. Как следует из выражения (2), для максимума сдвига погрешность d сдвига между О- и Е-лучами зависит

практически лишь от погрешности t изготовления пластины по толщине. Ф о р.м ула изобретения Фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий последовательно установленные осветительную систему, растровое сопряжение из индикаторного растра, выполненного с штрихами постоянного шага, и четыре фотоприемника, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, он снабжен кристаллооптическим компонентом, установленным между растрами и выпол-

ненным в виде п-1 пластин одноосного кристалла, вырезанных под у глами к их кристаллооптической оси, отличными от О и 90, и поляризационным светоделителем, размещенным за сопряжением, индикаторный рартр в котором выполнен идентично измерительном три фотоприемника расположены по ходу излучения, отраженного от свето- делительного покрытия светоделителя, а четвертый - в ходе излучения, прошедшего светоделитель.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения угловых и линейных перемещений. Цель изобретенияповышение точности преобразования - достигается за счет формирования групп сигналов, смещенных по фазе на заданные величины. Свет от источника 1, пройдя растры 3 и 4 и кристаллоопти- ческий компонент 5, выполненный в виде п-1 пластин одноосного кристалла, вырезанных под углами к их крис- таллоптической оси, отличными от О и 90, расщепляется на обьжновенный и необыкновенный лучи, поляризованные во взаимно ортогональных плоскостях,После прохождения поляризованного делителя 5 световые сигналы, смещенные относительно друг друга на четверть периода, разделяются и регистрируются с помо1тью фотоприем- ников 7 - 10. 2 ил. с (Л СО СП О 4 СХ vl РРР Фиг.1 8 9

ъ

Редактор Н.Гунько

игг

Составитель В.Климова Техред Л.0лНИНык

Заказ 5249/40 Тираж 677Подписное

ВНИИГТИ Государственного комитета СССР

по-делам изобретений и отк-рытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор М.Демчик