ДАТЧИК УГЛОВ ПОВОРОТА ДВУХ ОБЪЕКТОВ Советский патент 2015 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к измерителям углов поворота объектов, и может быть использовано для измерения углов скручивания двух подвижных объектов, расположенных вне прямой видимости.

В настоящее время весьма актуальной является задача измерения и контроля углов скручивания двух объектов, расположенных вне прямой видимости, например объектов, расположенных на надводном носителе.

Известна поляризационные коллиматоры, содержащие передающий и приемный блоки, в которых измерение углов скручивания двух объектов производится на основе поляризационного принципа /см. книгу И.И. Капичина "Оптико-электронные углоизмерительные системы", Киев, "Техника", 1986, стр. 97, 98/.

Недостатком таких поляризационных коллиматоров является невозможность измерения углов скручивания двух объектов, расположенных вне прямой видимости, а также незащищенность от помех атмосферного воздействия, например, пыли, тумана, дыма, аэрозолей, которые могут попадать в световой луч, соединяющий передающий блок с приемным, и вносить помехи в работу поляризационных коллиматоров.

Целью изобретения является создание устройства для измерения углов поворота двух подвижных объектов, расположенных вне прямой видимости, и уменьшение воздействия помех атмосферных факторов на его работу.

Эта цель достигается применением известной установки для измерения поляризационных характеристик одномодовых волоконных световодов в качестве датчика углов поворота двух подвижных объектов /см. статью А.Н. Гурьянова и др. "Поляризационные свойства одномодовых и маломодовых волоконных световодов", журнал "Радиотехника", 1982, т. 37, №2, стр. 27/.

Заявляемое устройство, состоящее в применении известной установки по новому назначению, обладает новым свойством, заключающимся в возможности измерения углов поворота двух подвижных объектов, расположенных вне прямой видимости, а также меньшим влиянием атмосферы на его работу. Новизна и проведенный поиск по научно-технической и патентной литературе позволяют сделать вывод, что заявляемое устройство соответствует критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 приведена схема первого варианта устройства;

на фиг. 2 приведена схема второго варианта устройства.

Установка для измерения поляризационных характеристик одномодовых волоконных световодов содержит /см. фиг. 1/. последовательно расположенные на оптической оси источник 1 линейно-поляризованного излучения /например, He-Ne лазер/, четвертьволновую пластинку 2, поляризатор 3, микрообъектив 4 ввода излучения в световод, входной торец 5 световода, одномодовый волоконный световод 6, сохраняющий линейную поляризацию распространяющегося излучения, выходной торец 7 световода, микрообъектив 8 вывода излучения со световода, четвертьволновую пластинку 9, анализатор 10, диафрагму 11, фотоприемник-регистратор 12.

Для измерения углов поворота двух подвижных объектов на первом объекте располагают источник 1 линейно-поляризованного излучения, четвертьволновую пластинку 2, поляризатор 3, микрообъектив 4, входной торец 5 световода 6, которые жестко закрепляют в передающем блоке 13, причем четвертьволновой пластинкой 2 и поляризатором 3 ориентируют плоскость поляризации излучения вдоль одной из главных осей световода 6, и на втором объекте располагают выходной торец 7 цветовода 6, микрообъектив 8, четвертьволновую пластинку 9, анализатор 10, диафрагму 11, приемник-регистратор 12, которые жестко закрепляют в приемном блоке 14, причем ориентируют четвертьволновую пластинку 9 под углом 45° главных осей к начальному положению плоскости поляризации выходного из световода 6 излучения, а анализатор 10 ориентируют под фиксированным углом его плоскости пропускания /например, угол равен 0°/ к одной из главных осей четвертьволновой пластинки 9. Когда плоскость поляризации входящего в световод излучения совпадает с одной из главных осей световода, то сохраняется высокая степень поляризации выходного излучения /см. указанную статью А.Н. Гурьянова/. Для упрощения устройство датчика выполняют без четвертьволновых пластин и поляризатора /см. фиг. 2/. При этом выходной торец 5 световода ориентируют так, чтобы одна из его главных плоскостей совпадала с плоскостью поляризации излучения источника 1, а плоскость пропускания анализатора ориентируют под фиксированным углом /например, под углом 45°/ к начальной плоскости поляризации выходного из световода 6 излучения. Для уменьшения чувствительности состояния поляризации в одномодовом волоконном световоде к внешним воздействиям световод выполняют с сильным двулучепреломлением /см. указанную статью А.Н. Гурьянова/.

Ориентация плоскости поляризации линейно-поляризованного излечения, заданная передающим блоком 13, передается на приемный блок 14 одномодовым волоконным световодом 6 без изменения /см. заявку ЕВП /ЕР/ №0067017 опубл. 15.12.82 г.; см. указанную статью А.Н. Гурьянова; см. статью В.В. Григорьянца и др. в журнале "Радиотехника", 1982 г., т.37, №2, стр.26-29/. В начальном положении объектов в приемном блоке 14 на фотоприемник-регистратор 12 падает световой поток определенной интенсивности. При изменении угла скручивания объектов ориентация плоскости поляризации выходного излучения со световода 6 по отношению к элементам приемного блока 14 изменится, и интенсивность светового потока на фотоприемнике изменится, что зарегистрируется регистратором. При этом изменения угла γ скручивания объектов в определенном интервале (например, при фиксированном угле, равном 0° между плоскостью пропускания анализатора 10 и одной из главных осей четвертьволновой пластинки 9 для первого варианта устройства, интервал угла γ от -45° до 45°) однозначно связаны с показаниями регистратора. Таким образом, по показаниям регистратора можно определять /измерять/ углы скручивания двух подвижных объектов. Так как передающий и приемный блоки связаны волоконным световодом, то блоки можно устанавливать на объектах, расположенных вне прямой видимости или на разных высотах. Для повышения точности измерения углов скручивания источник линейно-поляризованного излучения /например, He-Ne лазер/ выполняют стабилизированным по выходной мощности излучения.

Работает устройство следующим образом. Линейно-поляризованное излучение источника 1 попадает на четвертьволновую пластинку 2 и превращается в циркулярно-поляризованное, из которого поляризатор 3 выделяет линейно-поляризованное излечение с плоскостью поляризации, совпадающей с одной из главных осей световода 6. Затем излучение фокусируется микрообъективом 4 на входном торце 5 световода 6, который передает линейно-поляризованное излучение без изменения плоскости поляризации на выходной торец 7. Далее микрообъективом 8 излучение направляется на четвертьволновую пластинку 9 и превращается в циркулярно-поляризованное в начальном положении двух подвижных объектов или эллиптически поляризованное при измерении угла скручивания объектов. Затем анализатором 10 выделяется линейно-поляризованная составляющая излучения, плоскость поляризации которой совпадает с плоскостью пропускания анализатора 10. Излучение проходит диафрагму 11 и попадает на фотоприемник-регистратор 12, который регистрирует интенсивность падающего излучения. При изменении угла скручивания двух подвижных объектов регистрируемая интенсивность уменьшается либо увеличивается в зависимости от направления угла скручивания объектов и однозначно связана со значением угла γ скручивания объектов в пределах угла γ от -45° до 45°.

Использование установки для измерения поляризационных характеристик одномодовых волоконных световодов в качестве датчика углов поворота двух объектов позволит измерять углы поворота двух подвижных объектов, расположенных вне прямой видимости, а также уменьшить воздействие помех атмосферных факторов, например, таких как пыль, туман, дни, аэрозоли, на его работу, кроме того, позволит измерять или контролировать углы скручивания объектов в реальном времени и в широком диапазоне углов. Заявляемое устройство не имеет подвижных элементов и не сложно в изготовлении.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к измерителям углов поворота объектов. Датчик углов поворота двух объектов содержит передающий и приемный блоки. Передающий блок включает последовательно расположенные на оптической оси источник линейно-поляризованного излучения, четвертьволновую пластинку, поляризатор, микрообъектив. Приемный блок включает микрообъектив, четвертьволновую пластинку, анализатор, диафрагму и фотоприемник-регистратор. Передающий и приемный блоки установлены с возможностью взаимного вращения и связаны одномодовым волоконным световодом, сохраняющим линейную поляризацию распространяющегося излучения. Плоскость поляризации входящего в световод излучения ориентирована вдоль одной из главных осей световода, торцы которого жестко закреплены в блоках. Технический результат - обеспечение измерения углов скручивания двух объектов, расположенных вне прямой видимости, повышение защищенности измерений от помех атмосферного воздействия. 2 ил.

Датчик углов поворота двух объектов, содержащий передающий блок, включающий последовательно расположенные на оптический оси источник линейно-поляризованного излучения, четвертьволновую пластинку, поляризатор и микрообъектив, и приемный блок, включающий микрообъектив, четвертьволновую пластинку, анализатор, диафрагму и фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности и помехозащищенности датчика, он снабжен одномодовым волоконным световодом, сохраняющим линейную поляризацию распространяющегося излучения, входной торец световода жестко закреплен в передающем блоке так, что плоскость поляризации входящего в световод излучения ориентирована вдоль одной из главных осей световода, а выходной торец жестко закреплен в приемной блоке, оба блока установлены с возможностью взаимного вращения.