Устройство для измерения углов скручивания Советский патент 1980 года по МПК G01C1/00 G01B11/16 

1

Изобретение относится к области геодезического приборостроения, а также к измерительпой технике и может быть иснользовапо для измерения углов скручивания.

По основному авт. св. № 569849 известно устройство для измерения углов скруч1шания, содержащее приемонередатчик, состоящий из осветителя, автоколлимационной телескопической снстемы, оптического делителя для нространственного разделения передающего и ириемного каналов, аналнзатора-модулятора и фотоприемника, углоизмерительный датчик, расиоложенный соосно с приемопередатчиком н укрепленный на объекте, состоящий из фазовой иластинки и зеркально-линзового отражателя, и электронный блок, включающий узкополосный усилитель, генератор, фазовый детектор и индикатор.

Недостатком известного устройства является отсутствие в схеме прибора компенсирующего узла, что приводит к нестабильности работы устройства, к амплитудно-фазовым ногрешностям, к нелинейностн и нестабильности выходной характеристикой, а следовательно, снижает точность измерения.

Цель изобретения - повьиненне точностн измереннй.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено электронным модулятором, усилителем мощности н блоком компенсацпп, включающнм 5 компенсационный двигатель, вращаюп1пйся трансформатор, редуктор, кулачок и оптический клнноБый компенсатор, устаповлсиный между аналпзатором-модулятором н объективом телескопической снстемы н соединенный кннематической связью через редуктор н кулачоь; е комнснсап,ионным двигателем, обмоткп возбуждения которого подключены к выходу генератора, и с осью вран1ающегося трансформатора, вход которого подключен к выходу генератора, а выход- к инднкатор}, вхо;1ы электронного модулятора подключены к выходам фазового детектора и генератора, а выход через усилитель моииюсти подключеи к обмот20-кам управления комненспционного двигателя.

Па фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - угловые зависимости новорота вектора пренмуществен25 ной поляризации от поворота главной плоскости четвертьволног ой иластинкн углонзмерительного датчика.

Устройство содержит приемонередатчнк 1 и углоизмерительный датчик 2, укрепляе3

мый на контролируемом обье1;те 3. Приемопередатчик 1 содержит осв; тител) 4, лаирпмер газовый ОКГ, отражающее зсрка.-и) 5, служащее для сс.чзмешеипя оптических излучаемого светового потока и свет иотока, поетуиающего в ириемочередатчкк 1 с углоизмерителыюго датчика 2, телескопическую автокодлиманионную систему, состоягцую из расноложеииого за зеокадом 5 окуляра 6, оитического д.едитсля 7, разделяющего поток излучения иа иеред.аюиди п приемный каналы, и об1 ектива 8. Пьлкдчиый канал образован окуляром 9, одтичсским компенсатором 10, расположе1;иы: перед апализатором-модуляторсм 11, ;niaлизирующим плоскость голяризац;;,; приходящего излучения, лнизой 12, co6ii))aioщей излучение па фотонрисмиик 13. Фотоприемник 13 подключен через узкоиолосиыи Зсилптель 14 к сигнальному входу фазового детектора 15, выход которого соедннеи с электронным модулятором 16, иодключеипым через усилитель 17 мощности к обмоткам управления комнспсаипонного Д 1В7ателя 18.

Оптический компенсатор 10 иредставляет собой кварцевый клии, кинематически соединенный с помощью унругой С1;яз;1 с кулачком 19, ось которого соединена через редуктор 20 с осью вран1,ающегоея трансформатора 21 и с KOMrieHcauHoinibHvi двкгателем 18. Выход вращаюидегоея транссрог)матора 21 подключен к шт/ипсатору 22. Генератор 23 подключен однил: выходом к анализатору-модулятору И, а ;ipyriiM выходом к опорным входам фазового детектора 15 и электронного модулятора 16, а также к обмоткам возбужден1 Я KOMiieiicauiiO иого двигателя 18 и вращающемуся трансформатору 21.

Углоизмерительный датчик 2, ирииимаюиитй и нередаюн1,нй излучение нпиемоиередатчика 1, содержит фазовую четвертьво-iновую пластинку 24, главная ось которой расположена под углом ро 45° к осп X. объектив 25 н зеркало 2G, }кестлс) закрег,ленные в одном корпусе.

Устройство работает следующим обрг:зом.

Осветитель 4 посылает пучок .тннеГию-доляризованного света с азимутом 9 0°, т.е. вектор преимущсствеииых колебан11Й Е нанравлен вдоль осн А . Пучок света, вый.и из приемопередатчика 1 и пройдя расстояние L, надает на фазовую четвсргыюлиовую пластинку 24 углоизмерптельнс1го датчика 2. Пройдя объектив 25 и отразивникч.от отражательного зеркала 25, нучок вторично в обратиом ходе проходит объскт; в 25 н фазову о четвертьволновую пластинку 24. Выходящий из датчика 2 пучок будег линейно поляризован с азимутом так как сумма двух четвертьволновых пластинок е одинаковым наиравлепием главных осей работает как нолуволповая фазовая н.тастшпча. Пройдя расстояние L в обпатиом ходе, нучок света ностунает иа онТнческий комнеисатор 10, который нри отсутствии скручивания (в нулевом голожспни) поворачивает плоскость нолярнзании ноступаюи1его на него света па угол 9 :90 4-ф Затем света поступает на анализатор-модулятор И, азимут илоскоети наиболыиего нронускания которого

расположен нод углом в -q;, т. е. нлоскость наибольпточ) пропускания анализатора-модулятора 11 нерпеидикуляриа нлоскостн колебаний нриходящего линейно-ио.1ярнзованного нучка Следовательно, ннтеисивиость ностунаюн1его на фотопрнемннк 13 света равпа пулю. Если контролируем ьн1 объект 3 повернется на угол ± 5 (()нг. 2), то нзменнтся азимут лннейно-нолярнзованного иучка света, поступающего

в приемопередатчик 1, а следовательно, п интепсивность падающего на фотопрпемник 13 евета.

Модуляция светового потока осуществляется анализатором-модулятором, плоскость

нанбольн1е1-о пропускания которого колеблется прн подаче на него синусондальиого сигнала с генератора относительно нулевого поло;кепия. При этом, если угол ловорота угл()11змер)ггель.ного датчнка р 0°, то е

фсдонрнемьнка 13 снимается синусоидальный енгиал с частотой 2 со. Если , то снимается сигнал с частотой оз, фаза котоpoiT) зависит от нанравле1Н я поворота углоизмерительного датчика 2, а амплптуда

еигнала - от ве.чичины угла р. CnrnavT с фо1оирнемги1ка 13 подается па узконолоеный усилптел 14, усиливающий п пропускаюцин колебания с частотой оз па фазовый детектор 5. Постояииьн знакоиереFvueinibHi сигнал с вьгхода фазового детектора 15 нодается на вход электронного модулятора 16, нреобразующего постояппый сигнал в снгнал е частотой о:) модуляции, амплитуда п фаза которого зависят входного ,1Л. Таким образом, снгна; с частотой 2 0), с чнестиующ.и; при j3 0, иолност; 1о устр а яется. Сигнал с электронного модулятора 1G :е.}е;) усилитель 17 мощности подается па укравляюни1е обмотки компснсацнонн.ого двигателя 18. Па обмоткн в(;збужд.ения комиеисацноииого двигателя 18 поетунаст онорный снгпал с геп(;ратора 23, нитаюнидю анализатор-модулятор 11.

yr.ia осуи1ествляется линейным сменкчшем огггнческого KOMHOicaTOpa 10. Дсйств1 е его основано па следующем припцнпс: ирн изменении толп,ины кварцевого клина векто) иренмущественпой иоляpii;- aHini поворачивается иа угол ф

cp..aingS,

где -удельпсе вращение кварца;

б - угол / - линейное перемен1еиие клина.