Устройство для регулирования положения луча в конфокальной системе линз Советский патент 1977 года по МПК G05B11/00 G05D3/02 

1

Устройство относится к фотоэлектричес- КИМ следящим системам и может быть использовано для определения искривлений оси сьетовода, для определения смещений грунта и для автоматического согласования оси пучка света с осью световода.

Известно устройство для автоматического согласования оси пучка-с осью последовательных линз конфокального световода в котором каждая линза световода снабжена фотоэлектрическими измерителями смещения . ПЯТН.9 с оси линзы и механизмом их поступательного перемещения в поперечном сечении световода, чувствительным реле и реле двигателя. Комплекс последовательных per-ляторОБ известного устройства управляется дистанционным программирующим блоком. Гри смещении любой из линз за несколько циклов, в течение каждого из которых производится отработка на последовательных участках«регулирования, согласуется ось светового пучка с осью оЛинз, положение которых не позволяет определить искривления оси световода. Вследствие этого описанное устройство не может быть использовано для

измерения перемещений линзовых опор трубы световода, грунта и т.п.

Известен автокорректор в световоде с последовательными участками регулирования, содержащий на каждом из них измеритель рассогласования, накопитель, исполнительный привод и отрабатывающий орган 2 J. Благодаря применению в устройстве накопителя сигнала рассогласования с возрастающим от первого к последнему ц участку регулирования временем накопления в отношении 1, 2, 3 ...Ц все регуляторы устройства независимы, а благодаря возрастающему времени накопле Гия сигнала рассогласования уменьщается световой поток, ответвляемый от орновного для автокоррекции.

Однако описанное устройство имеет недостаточное быстродействие и не может быт использовано для измерений текущих значений смещений линзовых опор, так как каждая следящая система отрабатывает усредненное за время накопления значение рассогласований.

Из известных .измерителей угловых отк.чонений в кфнфокальнои системе линз наиболе близким по технической сзщносги к нию является устройство, содержащее регуляторы автокоррекции по числу линз, состоящее из последовательно соединенных измерителя рассогласования, исполнительного привода и регулирующего органа .Sj. Недостатками такого ус тройства являются низкие быстродействие, обусповпенное временем опроса и отработки рассогласований на п ос л едоватепьных участках регулирования, и точность. Целью изобретения является пoвыuJeниe быстродействия и точности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в предложенном устройстве в каждом регуляторе автокоррекции установлен измеритель угловых отклонений, вход которого соеди 1ен с выходом исполнительного привода. Измеритель рассогласования каждого регулятора автокоррекции установлен на лиггзе последующего регулятора. Регулирующие органы выполнены в виде оптических клиньев. Блок-схема устройства приведена на чертеже. Устройство содержит измерители paccoi-- ласова)1ия 1, регулирующие органы, выполненные в виде оптических клиньев 2, и исполнительные приводы 3, составляющие регуляторы авгокоррекдии, измерители угловы отклонений луча 4 и линзы 5. На каждом участке регулирования за ли зой установлены оптические клинья 2, в плоскости следующей линзы - измеритель рассогласования 1. Редуктор привода 3 сое- дичен с валиком клиньев, где непосредствен но установлен измеритель 4. В отъюстированном световоде все линзы установлены на его оптической оси, а клинья в нулевом положении (нуль на измерителе отклонений луча - отсутствие преломления луча при прохождении через клинья). При разъюстировке световода линзы перемещаются в поперечном направлении и без системы автокНэррекции луч смещается с центров лин и может выйти из их апертуры. При включенных регуляторах автокоррекдии обеспечивается прохождение луча через центры всех линз ь 1Гри разъюстированном световоде, изменяющем свою конфигурацию. На каждом участке регулирования измерител рассогласования вырабатьшаег электрический сигнал ощибки, который,соответствующим образом усиленный, воздействует на . двигатель привода , устанавливающего клинь в такое положение, при котором ось пучка , совмещается с центром линзы (двигате.ггь работает до момента устранения электричес кого сигнала ощибки). Измеряя углы, на ко орые оптические клинья преломляют луч, ожно определить величинысмещений кажой линзы с первоначальной оптической оси. ри вычислении смещений используют известые соотнощения для.хола луча в конфокальой системе линз. Вследствие того,что время переходных процессов значительно меньше постоянной времени изменения возмущающих воздействий (смещений линз), на угловые отклонения луча, обусловленные искривлениями оси световода, накладываются высокочастотные составляющие переходного процесса. При этом .можно непрерывно измерять среднее за не- реходный процесс отклонение луча в-сечениях установки линз при одинаковых постоянных времени отдельнь х следящих систем. Устойчивая работа отдельной системы приводит к устойчивости всего комплекса систем, ощ.|бка каждой из которых суммируется с возмущающим воздействием на входе следующей системы. Технико-экономический эффект предложенного устройства заключается в том, что при применении Т непрерыв11ых следящих систем с равными постоянными времени быстродействие предлагаемого устройства повыщает ся в - раз по сравнению с известным устройством, а благодаря измерению отклонений луна в плоскости каждой лин.зы (а не через 2линзы, как в известном измерителе) повыщает ся точность измерения искривлений оси световода, так как имеется информация о положении каждой лиьзы. Формула изобретения 1.Устройство для регулирования положения луча в конфокальной системе линз, содержащее регуляторы автокоррекции по числу линз, состоящие из последовательно соединенных, измерителя рассогласования, исполнительного привода и регулирую1иег-о органа, отличающееся те.м, чго, с целью повышения быстродействия и точности работы устройства, в каждо.м регуляторе автокоррекции установлен измеритель угловых отклонений, вход которого соединен с выходом исполнительного привода; измеритель рассогласования каждо1-о регулятора автокоррекции установлен на линзе последующего регулятора. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулирующие органы выполнены в виде оптических клиньев. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: I. a.Ckt istiart,Q.Goubeait 5eEf-A igИЖ Беат waveguides ,JEEE, . . .It.bO тп .f л . I f «rXi tfixJ c iFCr Jourwa of guoKtum eFecti o.wics,voF. . QE-3,NI(,Movembeh 1967,p.98-503. 2.3. Н. Кутева, А. С. № 491927, бюллетень №42, 1975 г. 3. Губо. Передача оптических частот по линзовым волноводам с малыми потеряЭлектроника, 1966, т. 39, Ns lO, ми 6-13. стр.