Способ измерения угла поворота объекта Советский патент 1990 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для динамического измерения угла поворота или углового юложения контролируемых объектов - вращающихся роторов турбин, валов электродвигателей, антенн и т.п.

Цель изобретения - повьшгение точности и экспрессности измерений.

На чертеже представлечно устройство, реализующее способ измерения угл поворота объекта.

. Устройство содержит многогранную призму 1, используемую в каче-. стве отражателя дисперсионного резонатора перестраиваемого лазера, жестко скрепляемую с объектом 2, элемент 3, обладающий угловой дисперсией, плоскость которой перпендикуляр- на оси вращения объекта, расширитель

4лазерного пучка, активное вещество

5лазера, выходной отражатель 6 резонатора лазера, измеритель 7 длины волны лазерного излучения, оптически связанный с лазером.

. Многогранная призма 1 скреплена с объектом так, что нормали к граням призмы перпендикулярны оси вращения объекта.. Количество параметров много гранной призмы 1 выбирают из условия обеспечения режима двухчастотной генерации для каждой пары граней в некотором диапазоне углов поворота объекта. При этом для каждой пары граней должно вьтолняться соотноще- ние°

cf 2 Н - 4lf,

где а/ - угол между гранями призмы dtf- угловой диапазон перестройки дисперсионного резонатора лазера.

Остальные элементы лазера 3-6 закреп- лены неподвижно в системе координат, относительно которой измеряют угол поворота объекта 2.

o

5 0

5

0 s

тельно равен удвоенной длине грани призмы 1.

Способ измерения угла поворота объекта заключается в следующем.

Измеряют дпину Л волны излучения, соответствующего начальному положению объекта 2. При вращении объекта за с-чет одновременного отражения ларер- ного пучка от двух соседних граней призмы 1 возникает двухчастотная генерация на длинах Л и волн, соответствующих начальной и конечной областям диапазона перестройки. Последовательно производят одновременные измерения пар Д. и , длин волн двухчастотной генерации, вызванной отражением от i-й и (1+1)-й граней призмы 1, До тех пор, пока объект не займет конечного положения. Измеряют, соответствующую этому положению дпи- t ,ну Д - волны. Определяют искомый угол по формуле

i

c А

0

с

Р S1 D(A)dA, :н

Г

. - i

где DO) - угловая дисперсия резона- Тора;

q - порядковый номер грани призмы 1, обеспечивающий генерацию излучения от начала измерений до момента, соответствукмцего конечному положению объекта. Для более точного определения угла поборота объекта 2 пары длин волн двухчастотной генерации в каждом цикле перестройки резонатора лазера измеряют Р раз. Искомый угол поворота определяют в результате статистического усреднения вычисленных значений

1 1 где j

л1, : I в(дмл, 1

1,,..-. ,Jr.

Формула изобретения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для динамического измерения угла поворота «ли углового положения вращанидихся роторов турбин валов электродвигателей антенн, и т.п. Цель изобретения - повышение точности и экспрерсности измерений. Используют в качестве датчика угла поворота перестраиваемый лазер с дисперсионным резонатором,; один из отражателей которого, выполненный в виде многогранной призмы 1, жестко,закрепляют с .вращающимся объектом, остальные зле- менты лазера 3-6 устанавливают неподвижно, так,чтобы поток излучения лазера в направлении 1 захватывал две его грани. Измеряют длину волны А излучения лазера, соответствующую начальному положению объекта, затем последовательно изме|зяют пары длин волн А и А. двухчастотной генерации, возникающей при отражении излучения от i-й и (1+1)-й граней призмы, измеряют длину , соответствующую конечному положению объекта. Рассчитывают угол поворота объекта .. 1 по формуле Z Г D(A)dA, где - А Г(А) - угловая дисперсия резонатора. Для более точного определения угла поворота пары длин волн двухчастотной генерации измеряют Р раз в каждом цикле перестройки. Искомый угол определяют в результате статистического усреднения вычисленных значений уг- . ла Р , 1 з.п. ф-лы, 1 ил. а (Л с 4 го N) vj СО tsD

В качестве элемента 3 может быть использована дисперсионная призма или дифракционная решетка (на чертеже показана дифракционная решетка, работающая на пропускание).

В качестве расширителя 4 лазерного пучка -может быть использован однокоординатный телескоп, изменяющи сечение пучка в плоскости дисперсии так, чтобы его размер был приблизи

1, Способ измерения угла поворота объекта, заключающийся в том, что контролируют выходные сигналы лазерного датчика угла, механически связанного с объектом, отличающийся тем, что, с целью повьппе- ния точности и зкспрессности измерений в качестве датчика угла используют перестраиваемый лазер с дисперсионным резонатором, один из отража3 U22792

телей которого, выполненный в видегде DO) - угловая дисперсия резонамногогранной призмы, жестко скрепля-. тора;

ют с объектом, а остальные элементыq - порядковый номер грани

лазера устанавливают неподвижно впризмы, обеспечивающей

системе координат, относ тельно ко-. генерацию излучения лазеторой измеряется угол поворотара от начала измерений до

объекта, измеряют дпину Я, волнымомента, соответствующего

излучения лазера, соответствующую на-конечному положению объекчальному угловому положению объекта, та.

затем последовательно осуществляют2. Способ по п.1, о т л и ч а юодновременные измерения пар А ищ и и с я тем, что пары Л и Д

А длин волн двухчастотной генера-длин волн измеряют Р раз в процессе

ции, вызванной одновременным отра-существования устойчивой двухчастотжением лазерного луча от соседнихig.ot генерации в кажаом цикле liepei-й и ()-й граней призмы, до техстройки и искомь й угол поворота

пор, пока-объект не займет конечногообъекта определяют в результате стаположения, измеряют соответртвующуютистического усреднения вычисленных

ему длину А с волны и определяют ис-значений

комый угол поворота объекта по фор-. 2о Ч

,. Ф,-5: 5 D(;)dA;

V дн.

Ф-: S п(д)ад,., J

jei J ,...,F.

л,