Оптическая система фотоэлектрического преобразователя угловых смещений

 

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТ|МА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УГЛОВЫХ СМЕВЩНИЙ, содерзкащая HCTOMHHKNCBeTa, посл1ед6вательно расположенные об1 ектив и контролшьш злемент, закрепляемый на объекте, два фотоприемяяка и щлишфйческую линзу, о т л и ч а ю щ а я с я тем. что, с целью измерения угловых смещешН объекта при быстропротекающих процессах, она снабжена держателем фотоприемника, установЛегшым в фокальной плоскости объектива с возможностью вращения относительно оп11 ческой JOCK системы, пялиндрическая линза ycTaHoaJtemi между объекти вом и источшком света, |расположенным в ее фокальной плоскости, а фотса1{М1емникн разме . щены в держателе симметрично относительно оптической оси системы каждый с возможностью вращения относительно собствениой оси симметрии., §N ) Ф: . f

„„SV„„1021941

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬГГИЙ (21) 3333943/25-28. (22) 03.08.81 (46) 07.06.83. Бюл. N 21 (72) В. .А. Белов, 10. А. Бурцев и Б. A. Mypa шов (71) Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн .АН СССР (53) 531. 743(088.8) ..

СМЕЩЕНИЙ, содержащая источник света, последовательно расположенные объектив и контрольный элемент, закрепляемый на объекте, два фотоприемника и цилиндрическую линзу, о т л и ч а ю .щ а я с я- теьт, что, с целью .. измерения угловых смещений объекта при"быстро" протекающих. процессах, она снабжена держате- лем фотоприемника, установленным. в фокальной плоскости объектива с воэможностью вращения относительно оптической.оси системы, ци- . линдрическая линза установлена между объектие вом и..источником света, расположенным в ее фокальной плоскостИ, а фотоприемники разме-, щены в держателе симметрично относительно оптической оси системы каждый -c возможностью вращейия .относительно собственной оси симметрии.. (56) 1.:Усилители фотоэлектрические типа

Ф-117. Описание и правила пользования. M., В/О Машприборинторг СССР.

2. Авторское: свидетельство СССР No 759848, кл. G 01 В 1!26, 1977 (прототип). (54) (57) ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЦМА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УГЛОВЫХ

ЗЬИ G 0 1 В 11 26

Ь

4. :, ЪФ, . Л

4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1021941

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для регистрами угловых смещений объекта, в частности при регистрации вариаций геомагнитного поля.

Известны оптические системы фотоэлектрических преобразователей, содержащие осветительную лампу, коллимационную оптическую систему, включающую сферическую линзу-конденсор, диафрагму, дифференциальный фото10 резистор.

Фотоэлектрический преобразователь применяется в оптомеханических магнитных вариометрах видимой записи и в цифровых магнитовариационных станциях в качестве преобразователя угла поворота индикаторного магнита с зеркалом в электрический сигнал; пропорциональный углу поворота магнита и тем самым пропорциональный измеряемому магнитному полю (1).

Однако наличие s оптической системе фоторезистора ограничивает частотный диапазон измерения (не более 1Гц) в связи со свойственными" ему частотными характеристиками.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптическая система фотоэлектрического преобразователя угловых смещений,, содержащая источник света, последовательно расположенйые объектив и контрольный элемент, закрепляемый на объекте, два фотоприемника и цилиндрическую линзу, установленную между объективом и контрольным элементом (2).

Недостатками известной оптической системы является уменьшение козФФициента преобразования угла в электрический сигнал из-за расфокусировки изображения нити источника света, вызванной расположением Фотоприемников вне фокальной плоскости объектива, уменьшение коэффициента преобразования из-за 40 уменьшения освещенности фотоприемников, вызванно расположением цилиндрической линзы между объективом и KQHTpoJIsHblM элементом.

При использовании известной оптической системы фотоэлектрического утлоизмерительно- 45

ro устройства в системах с отрицательной обратной связью укаэанные недостатки оптической системы ограничивают возможность расширения частотного. диапазона в область высоких частот, тем самым препятствуя измере 50 нию угловых смещений при быстропротекающих процессах.

Белью изобретения является измерение утловых смещений объекта при быстро протекающих процессах.

Эта цель достигается тем, что оптическая система фотоэлектрического преобразователя угловых смещений, содержащая источник света, последовательно расположенные объектив и контрольный элемент, закрепляемый на объекте, два фотопрйемника и цилиндрическую линзу, снабжена держателем Фотоприемников, установленным в .фокальной плоскости объектива с возможностью вращения относительно оптической оси системы, цилиндрическая линза установлена между объективом и источником света, расположенным в ее фокальной плоскости, а фотоприемники размещены в держателе симметрично относительно оптической оси системы каждый с возможностью вращения относительно собственной оси симметрии.

На фиг. 1 изображена оптическая система фотоэлектрического преобразователя угловых смещений; на фиг. 2 — пример конкретного выполнения держателя.

Система содержит источник 1 света, имеющий линейную форму излучателя, цилиндричес,кую линзу 2 для формирования параллельно в одной плоскости пучка света, последователь, но расположенные объектив 3 и контрольный элемент 4, закрепляемый на объекте и отражающий свет через объектив 3 на два фотоприемника 5 и 6, установленные в торце держателя 7 симметрично относительно оптической оси системы. Каждый из фотоприемников

5 и 6 обладает возможностью вращения относительно собственной оси симметрии, а сам; держатель 7 установлен в фокальной плоскости объектива 3 с возможностью вращения относительно оптической оси системы.

Держатель. 7 фотоприемников 5 и 6 имеет ось 8 врйшения, симметрично которой просвер лены цилиндрические каналы 9. В каналы 9 устанавливают фотоприемники 5 и 6, положение которых фиксируется с помощью зажимных винтов 10. Канал 11, просверленный в держателе 7, служит для вывода проводников, свяэьтвающих фотоприемники 5 и 6 с усилителем.

Зажимной винт 12 служит для фиксации положения держателя 7.

Система работает следующим образом.

Луч света от источника 1 проходит через . цилиндрическую линзу 2, объектив 3 и.попадает на контрольный элемент 4, эакрепляемый на измеряемом объекте. Отразившись от конт4. рольного элемента 4, луч света проходит через объектив 3 и фиксируется на торце держателя 7, где установлены фотоприемниж

5 и б.

Для того, чтобы изображение нити накаливания) источника 1 падало одновременно на рабочие поверхности обоих фотоприемников 5 и 6, держатель 7 поворачивают -до тех пор вокруг своей оси, пока изображение нити не осветит края обоих фотоприемников 5 и 6 (фиг. 1 положение а, б, в).

Добиться одновременного попадания светящегося изображения нити на оба фотоприем1021

Составитель В. Климова

Техред О.Неце Корректор А. Тяско

Редактор Н. Рогулич

Подписное

Заказ 4022/30

Тираж 602

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 ника 5 и,б другим способом, например, путем непосредственного сближения, эатруднитель но из-за наличия у фотоприемников внешнего корпуса, толщина стенок которого превышает !шрину a pNceaaa нити накаливания.

В болыпинстве-случаев рабочие поверхности, фотоприемников имеют, нрямоугольную форму.

Для обеспечения большей линейности нреобраэоватпм, а следовательно, и возможности измерения угловых смещений при быстро протекаю- 1Е щих процессах, необходимо фотоприемники .устанавливать таким образом, чтобы грани их рабочих поверхностей-были параллельны изображению нити накала. Для этой цели каждый из фотоприемников 5 и б, в держателе 15

7 имеет. возможность поворачиваться вокруг собственной оси симметрии с последуницей-.

941 4 фиксацией положения. Поскольку изображение нити накала обладает максимальной яркостью; то коэффициент преобразования угла поворота в электрический сигнал является максимален, а. следовательно, обеспечивается возможность измерения угловых смещений при быстро протекающих процессах.

Так, например, при регистрации геомагнитных вариаций оптико-механическим магнитометром, для которых предназначается оптическая система фотоэлектрического преобразователя угловых смещений, достигнуто повышение частоты измеряемого магнитного поля с 1 до 30 Гц за счет расположения и ориентации фотоприемников н оптических элементов друг относительно друга.