Фотоэлектрический автоколлиматор Советский патент 1991 года по МПК G01B11/26 

О

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля углов поворотов объектов.

Цепью изобретения является повышение точности контроля угла поворота контролируемого объекта за счет преобразования величины этого угла в поворот плоскости поляризации пуч- ка лучей, образованного двумя пучками лучей с циркулярной поляризацией.

На чертеже представлена функциональная схема автоколлиматора.

Фотоэлектрический автоколлиматор содержит монохроматический источник 1 линейно поляризованного коллимирован- ного излучения, светоделитель 2, отражатель 3, установленный по ходу пуч ка лучей источника 1 излучения после светоделителя 2 так, что его отражающая плоскость параллельна светодели- тельной поверхности светоделителя 2, отражатель 4,выполненный в виде угол- ковых отражателей 5 и 6, жестко скрепленных друг с другом так, что их одноименные по ходу пучка лучей отражательные грани параллельны друг другу, и предназначенный для скрепления с контролируемым объектом (не показан так, что входные грани каждого из уголковых отражателей 5 и 6 оптически связаны соответственно через отражатель 3 и светоделитель 2 с источ- ником 1 излучения, две четвертьволновые пластины 7 и 8, установленные по ходу пучка лучей источника 1 излучения после уголковых отражателей 5 и 6 соответственно так, что их оси образуют угол 45° с плоскостью поляризации пучка лучей источника 1 излучения и угол 90° по отношению друг к другу, и последовательно установленные после светоделителя 2 по хо- ду пучка лучей источника 1 излечения, отраженного от отражателя 4, магнитооптический компенсатор 9 с катушкой Ю, магнитооптический модулятор

11 с катушкой 12, линейный анализа

тор 13, фотоприемник 14, электронный блок 15, один вход которого подключен к фотоприемнику 14, генератор 16, выход которого подключен к катушке 12 и второму входу электронного блока 15, измеритель 17 постоянного тока, вход которого подключен к выходу электронного блока 15, а выход - к катушке 10.

д 5

0

Фотоэлектрический автоколлиматор работает следующим образом.

Пучки лучей монохроматического источника 1 линейно поляризованного коллимированного излучения делятся на два параллельных пучка лучей с помощью светоделителя 2 и отражателя 3. После отражения от уголковых отражателей 5 и 6 линейно поляризованные пучки лучей проходят через соответствующие четвертьволновые пластины 7 и 8 и преобразуются с их помощью в циркулярно поляризованные световые пучки, имеющие взаимно противоположные направления вращения электрических векторов. Соединяясь в один световой пучок после светоделителя 2, эти два циркулярно поляризованных пучка лучей образуют линейно поляризованный пучок лучей, азимут плоскости поляризации которого зависит от разности фаз между двумя пучками лучей. Разность фаз о определяется по формуле

ч-&.

где - длина волны монохроматического пучка лучей источника 1 излучения; & - разность хода. Затем линейно поляризованный пучок лучей проходит через магнитооптический компенсатор 9, магнитооптический модулятор 11, линейный анализатор 13 и попадает на фотоприемник 14. В начальном положении плоскость поляризации линейно поляризованного пучка лучей, образованного пучками лучей источника 1 излучения после отражения от уголковых отражателей 5 и 6, составляет угол 90° с осью линейного анализатора 13.

В этом случае при прохождении переменного тока от генератора 16 через катушку 12 колебания плоскости поляризации пучка лучей после магнитооптического модулятора 11 вызывают на выходе линейного анализатора 13 амплитудную модуляцию пучка лучей с удвоенной частотой по сравнению с частотой генератора 16.

Электрический сигнал с фотоприемника 14 поступает на вход электронного блока 15, при этом сигнал на выходе электронного блока 15 равен нулю.

Поворот отражателя 4 приводит к измерению разности хода Л , а следовательно, и к повороту плоскости поляризации пучка лучей на входе магни- тооптического компенсатора 9 на угол CJ, что вызывает появление на выходе линейного анализатора 13 амплитудной модуляции пучка лучей с частотой равной частоте переменного тока генератора 16. В результате на выходе электронного блока 15 появляется сигнал рассогласования (постоянный ток), который пройдя через катушку 10, вызывает поворот плоскости поляризации пучка лучей, компенсирующий поворот плоскости поляризации, обусловленный поворотом отражателя 4. При этом величина сигнала на входе электронного блока 15, измеренная с помощью измерителя 17 постоянного тока, определяет угол поворота контролируемого объекта. Повышение точности контроля угла поворота в фотоэлектрическом автоколлиматоре обусловлено преобразованием величины угла поворота контролируемого объекта в поворот плоскости поляризации и последующего измерения величины угла поворота плоскости поляризации линейно поляризованного пучка лучей компенсационным методом.

Формула изобретения

i

Фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий монохроматический источник линейно поляризованного коллими- рованного излучения, светоделитель, отражатель, предназначенный для скрепления с контролируемым объектом так, что он оптически связан через светоделитель с источником излучения, и последовательно установленные после

0

5

0

5

0

5

0

5

светоделителя по ходу отраженного от отражателя пучка лучей источника излучения магнитооптический модулятор с катушкой, линейный анализатор, фотоприемник, электронный блок, один вход которого подключен к фотоприемнику, генератор, выход которого подключен к катушке магнитооптического модулятора и второму входу электрон- ,ного блока, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен вторым отражателем, установленным по ходу пучка лучей источника излучения после светоделителя так, что его отражающая плоскость параллельна светоде- лительной поверхности светоделителя, двумя четвертьволновыми пластинами, установленными так,что их оси образуют угол 45° с плоскостью поляризации пучка лучей источника излучения и угол 90° одна относительно другой, магнитооптическим компенсатором с катушкой, установленным между светоделителем и магнитооптическим модулятором, измерителем постоянного тока, вход которого подключен к выходу электронного блока, а выход - к катушке магнитооптического компенсатора, первый отражатель выполнен в виде двух уголковых отражателей, жестко скрепленных друг с другом так, что их одноименные по ходу пучка лучей отражательные грани параллельны одна другой, и предназначен для скрепления с контролируемым объектом так, что входные грани каждого из уголковых отражателей оптически связаны соответственно через светоделитель или второй отражатель с источником излучения, а четвертьволновые пластины установлены после уголковых отражателей по ходу пучка лучей источника излучения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля углов поворота объектов. Целью изобретения является повышение точности контроля угла поворота контролируемого объекта за счет преобразования величины угла в поворот плоскости поляризации пучка лучей, образованного двумя пучками лучей с циркулярной поляризацией. Пучки лучей монохроматического источника 1 линейно поляризованного коллимиро- ванного излучения делятся на два параллельных пучка лучей с помощью светоделителя 2 и отражателя 3. После отражения от уголковых отражателей Ь и 6 линейно поляризованные пучки лучей проходят через соответствующие четвертьволновые пластины 7 и 8 и преобразуются с их помощью в цирку- лярно поляризованные пучки лучей, имеющие взаимно противоположные направления вращения электрических векторов. Соединяясь в один световой пучок, после светоделителя 2 эти два циркулярно поляризованных пучка лучей образуют линейно поляризованный пучок лучей, азимут плоскости поляризации которого зависит от разности фаз между двумя пучками лучей, которая в свою очередь зависит от углового положения отражателя 4. Азимут плоскости поляризации пучка лучей измеряют с помощью измерителя, состоящего из последовательно установленных по ходу пучка лучей магнитооптического компенсатора 9, магнитооптического модулятора 11, линейного анализатора 13, фотоприемника 14, электронного блока 15 и измерителя 17 постоянного тока. 1 ил. I С/ С с& со ND О