Устройство для измерения угловых перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучения и последовательно установленные по ходу пучка лучей источника 1 светоделитель 2, оптический коммутатор 3, п световодов 41 -4П, входные торцы которых оптически связаны с оптическим коммутатором 3, п интерференционных узлов, каждый из которых выполнен в виде пла- нарного интерферометра 5, содержащего светоделитель б, блок 7 отражателей, светоделитель 8, фотоприемник 9, на внешнюю поверхность планарного интерферометра 5 между светоделителями 6 и 8 напылены электропроводящие сегменты 10.

Все интерференционные узлы установлены в одной плоскости равномерно в секторах круга так, что блок отражателей 7 каждого интерференционного узла располагается ближе к центру круга по отношению к светоделителям 6 и 8 этого интерференционного узла, а вход каждого интерференционного узла (светоделитель 6) оптически связан с соответствующим выходным торцом световода 4.

В каждом интерференционном узле фотоприемник 9 оптически связан с выходным торцом световода 4 и через светоделитель 8, электропроводящий сегмент 10, светоделитель 6, и через светоделитель 8, блок отражателей 7, светоделитель 6.

Устройство также содержит фотоприемник 11, оптически связанный через светоделитель 2 с источником 1, блок 12 регистрации, входы которого подключены к выходу фотоприемника 11 и выходам фотоприемников 9, а выход которого подключен к управляющему входу оптического коммутатора 3, индикатор 13, вход которого подключен к выходу блока 12 регистрации, источник 14 напряжения, п выходов которого подключены к п электропроводящим сегментам 10, пластину 15, выполненную в виде сектора из электропроводящего материала, установленную вблизи плоскости, в которой расположены пленарные интерферометры 5 с возможностью поворота

вокруг оси, проходящей через центр круга, в котором расположены интерференционные узлы, предназначенную для скрепления с объектом измерения (не показан) и электрически связанную с п+1 выходом источника 14 напряжения.

Угловой размер сектора пластины 15 превышает угловой размер каждого интерференционного узла, а радиус сектора пластины 14 равен расстоянию от центра круга

до блока отражателей интерференционного узла.

Устройство работает следующим образом.

Пучки лучей источника 1 когерентного излучения делятся светоделителем 2 на два пучка лучей, один из которых, отразившись от светоделителя 2, попадает на фотоприемник 11, а второй, пройдя через светоделитель 2, попадает в оптический коммутатор 3, который направляет его в один из световодов 4. Далее пучки лучей попадают в один из пленарных интерферометров 5.

Рассмотрим работу одного из них. Пучки лучей после выходного торца световода 4 делятся -светоделителем 6 на два пучка лучей, один из которых попадает на фотоприемник 9, отразившись от блока 7 отражателей и пройдя через светоделитель 8, а

второй - отразившись от светоделителя 8. Эти пучки лучей интерферируют друг с другом, и в плоскости фотоприемника 9 образуется интерференционная картина. Фаза одного интерферирующего пучка лучей,

прошедшего через блок отражателей 7. изменяется в зависимости от у левого размеpa пластины 15, находящейся над блоком отражателей 7, а следовательно, выходной сигнал фотоприемника 9 зависит от углового положения пластины 15.

Два соседних планарных интерферометра 5 согласовывают таким образом, что угол поворота объекта контроля определяют по тому интерферометру 5, на котором крутизна сигнала наибольшая. Согласование интерферометров 5 обеспечивают за счет подбора соответствующего напряжения на электропроводящих сегментах 10.

Оптический коммутатор 3 по сигналу с выхода блока 12 регистрации направляет пучки лучей в тот планарный интерферометр 5, где величина сигнала I с выхода фотоприемника 9 удовлетворяет условию

2 -V5 | 2

где 10 - величина сигнала с выхода фотоприемника 9, пропорциональная мощности излучения источника 1 когерентного излучения.

Для того, чтобы определить, какой из планарных интерферометров 5 перекрыт пластиной 15 в начальный момент времени, оптический коммутатор 3 по сигналу с выхода блока 12 регистрации последовательно направляет пучки лучей в каждый интерферометр. В случае отсутствия пластины 15

над интерферометром 5 величина - может

1о

принимать лишь три значения 0, - и 1. Отличие величины - от этих значений свидеlo

тельствует о наличии над ними пластины 15. С выхода блока 12 регистрации на индикатор 13 поступает сигнал, пропорциональный угловому положению планарного интерферометра 5, над которым находится пластина 15.

Предлагаемое устройство обеспечивает контроль угла поворота объектов в пределах

360° с высокой точностью, так как дестабилизирующие факторы так же как изменение температуры, воздушные потоки и т п не влияют на результаты измерения углового

положения пластины 15 посредством планарного интерферометра

Формула изобретения Устройство для измерения угловых перемещений, содержащее источник когерентного излучения и интерференционный узел в виде светоделителя, блока отражателей и блока регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено оптическим коммутато ром, установленным на выходе источника когерентного излучения, световодами, входные торцы которых оптически связаны с коммутатором, дополнительными интерференционными узлами, выполненными

аналогично первому интерференционному узлу и установленными так, что все интерференционные узлы расположены в одной плоскости равномерно в секторах круга так, что блок отражателей каждого интерференционного узла находится ближе к центру круга по отношению к светоделителю этого интерференционного узла, пластиной, вы; полненной в виде сектора из электропроводящего материала, установленной с

возможностью поворота-вокруг оси, проходящей через центр круга, в котором расположены интерференционные узлы, и предназначенной для скрепления с объектом измерения, светоделитель каждого интерференционного узла оптически связан с выходным торцом соответствующего световода, число которых равно количеству интерференционных узлов, каждый интерференционный узел выполнен в виде

планарного интерферометра на основе планарного волновода, угловой размер сектора пластины превышает угловой размер каждого интерференционного узла, а радиус сектора пластины равен расстоянию от

центра круга до блока отражателей интерференционного узла.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерения. Оптический коммутатор 3 направляет пучки лучей источника 1 когерентного излучения в один из световодов 4, выходные торцы которых оптически связаны с входами соответствующих пленарных интерферометров 5. Все планарные интерферометры 5 установлены в одной плоскости равномерно в секторах круга, а пластина 15, выполненная в виде сектора из электро