Устройство для измерения скорости вращения Советский патент 1989 года по МПК G01P3/36 

расположенные источник 1 света, поля- J5 измерений,реализующих либо регистризатор 2, выполненное из ферромагнитного материала зеркало 3 и закрепленное на вращающемся валу 4, фотоприемник 5 и соединенный с ним частотомер 6. Зеркало 3 намагничено до насыщения параллельно его поверхности и выполнено из магнитотвердого материала.

Устройство (фиг. 2) содержит оптически связанные и последовательно расположенные источники 1 света, not ляризатор 2s неподвижное, выполненное из магнитномягкого материала зеркало 7, фотоприемник 5 и соединенный с ним частотомер 6. Источник 8 магнитного поля 8 закреплен на вращающемся валу 4.

Между зеркалом 3(7) и фотоприемником 5 может быть установлен аналирацик ЭЭК при подавлении второй груп пы эффектов,, либо регистрацию МЭК при подавлении ЭЭК. Для измерения ЭЭК достаточно одного входного поля20 ризатора, установленного на р-ком- поненту. В этом случае МЭК и МИЭ наблюдаться не будут.

В отличие от МЭК и МКЭ ЭЭК может быть измерен в неполяризованном све25 те.

Для измерения МЭК помимо входного поляризатора необходим дополнительный анализатор, установленный на пут отраженного луча. Чтобы исключить 30 вклад ЭЭК, достаточно ориентировать входной поляризатор на S-компоненту. При этом регистрируемое изменение интенсивности прошедшего анализатор света будет максимальным, если аназат ор (не приведен). Источник 8 маг- 35 лизатор под углом к плоскости

рацик ЭЭК при подавлении второй группы эффектов,, либо регистрацию МЭК при подавлении ЭЭК. Для измерения ЭЭК достаточно одного входного поляризатора, установленного на р-ком- поненту. В этом случае МЭК и МИЭ наблюдаться не будут.

В отличие от МЭК и МКЭ ЭЭК может быть измерен в неполяризованном свете.

Для измерения МЭК помимо входного поляризатора необходим дополнительный анализатор, установленный на пути отраженного луча. Чтобы исключить вклад ЭЭК, достаточно ориентировать входной поляризатор на S-компоненту. При этом регистрируемое изменение интенсивности прошедшего анализатор света будет максимальным, если ана

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости вращения вала. Целью изобретения является снижение погрешностей измерений за счет получения аналогового выходного сигнала и уменьшения влияния вибраций. На вращающемся валу 4 закреплен источник магнитного поля 8, между полюсами установлено зеркало 7, выполненное из магнитомягкого материала. В центр зеркала 7 направляется луч света от источника 1 света через поляризатор 2. Отраженный от зеркала 7 свет регистрируется фотоприемником 5, соединенным выходом с частотомером 6. При вращении вектора намагниченности в плоскости зеркала 7 на частоте вращения вала 4 и соединенного с ним источника магнитного поля 8 наблюдается эффект Керра, приводящий к модуляции интенсивности отраженного от зеркала света. При этом частота модуляции будет пропорциональна скорости вращения вала 4. 2 ил., 5 з.п.

нитного поля может быть выполнен как источник постоянного магнитного поля или как источник Бракующегося магнитного поляа Угол падения света на зеркало 3(7) не равен 0 и 90°.

При равномерном вращении вектора намагниченности в плоскости зеркала на частоте вращения наблюдаются экваториальный эффект Керра (ЭЭК), меридиональный эффект Керра (МЭК) и меридиональный интенсивностный эффект (МИЭ), ЭЭК определяется проекцией намагниченности, перпендикулярной плоскости падения света, и проявляется в изменении амплитуды и фазы отраженной р-волны (при р-поляризаци электрический вектор параллелен, при S-поляризации - перпендикулярен плоскости падения). МЭК пропорционален проекции намагниченности, параллельной плоскости падения света, и приводит к повороту плоскости поляризации и появлению эллиптичности-в отраженном свете. МИЭ также опредепадения света. Если азимут анализатора близок к нулю (А«1), то это приведет к увеличению относительного изменения интенсивности света,

вызванного керровским поворотом

плоскости поляризации, и, следовательно, отношения сигнал/шум. Но в этом случае возрастает погрешность изменений, обусловленная появлением квадратичного по намагниченности изменения интенсивности.

Устройство работает следующим образом.

Узкий высокопараллельный световой

пучок от источника 1 (фиг. 1) проходит через поляризатор 2, ось пропускания которого ориентирована параллельно плоскости падения света, и падант, например, под углом 10 - 80

на центральную часть поверхности намагниченного зеркала 3, закрепленного на вращающемся валу 4. Отраженьый от зеркала луч попадает на фотоприем- ник 5, В цепи фотоприемника вследствне ЭЭК возникает переменная составляющая, частота которой равна искомой скорости вращения вала и измеряется частотомером 6. При этом шероховатость микротрещины, загрязнения поверхности зеркала, а также биения оси вращения вала и диафрагмирование светового пучка зеркалом приводят к паразитной модуляции интенсивности отраженного от вращающегося зеркала света, и, следовательно, фототока. Чтобы их исключить, в устройстве, представленном на фиг. 2, используется неподвижное относительно светового пучка зеркало 7, выполненное из магнитномягкого ферромагнетика, которое намагничивается до насыщения источником 8 магнитного поля, закрепленным на вращающемся валу.

Для определения вращения в рассмотренном устройстве на валу закрепляется источник вращающегося магнитного поля, например, две взаимно перпендикулярные катушки Гельмгольца в которых амплитудные значения напряженности синусоидального поля устанавливаются равными, а относительный сдвиг фазы - равным F/2. В качестве источника вращаклцегося магнитного поля может быть использован также, например, дополнительный электродвигатель, на валу которого установлен источник постоянного поля Если установить частоту f H вращения вектора магнитного поля относительно вала больше частоты fx вращения вала,то согласно правилу сложения скоростей вектор поля, а следовательно, и вектор намагниченности зеркала будут вращаться относительно неподвижной системы координат, связанной со световым пучком с частотой f fH + fx, если направления вращения вектора поля и вала совпадают, и с частотой f f н f x если они вращаются в противоположных направлениях. Регистрируют частоту f изменения интенсивности отраженного от зеркала света и, поскольку частота f ц и направление вращения поля считаются известными, определяют частоту fx и направление вращения вала по величине и знаку разности частот ДЈ f - f H .

В устройстве освещается центральная часть зеркала, т.е. фокусируется в точке пересечения оси вращения вала с плоскостью зеркала. Так как

0

световой пучок может быть сфокуси- рован до размеров порядка 1 мкм, то и зеркало может иметь такие размеры. Таким образом, используемый для измерения скорости вращения датчик - ферромагнитное зеркало, например, тонкая пленка ферромагнитного металла, напыленная на стеклянную подложку, характеризуется малыми размерами и массой. Следовательно, установка датчика не нарушает балансировку вала. Кроме того, датчик может быть изготовлен путем напыления непосредственно на торцовую часть вала. В этом случае собственно датчик, например, размером мкм- , имеет массу -10 г.

Наконец, на выходе устройства получается аналоговый выходной сигнал, что позволяет измерять скорость вращения вала внутри оборота с повышенной точностью.

25 Формула изобретения

5

0

5

0

введена намагничивающая система, закрепленная на вращающемся валу, а зеркало выполнено из магнитномягкого материала и установлено между полюсами намагничивающей системы неподвижно относительно оптической оси.

0I

1

01«. /