Оптико-электронный угломер

 

1. ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ УГЛОМЕР , содержащий установленные последовательно объектив, компенсатор и анализатор изображения, два приемника излучения, два предварительных усилителя , усилитель с фазовьм детектором, генератор опорного напряжения, лривод , датчик и выходное устройство, отличающийся, тем, что, с целью расширения диапазона измерений , он снабжен п - 1 коммутатором, h- 1 схемой совпадения и фазоинвертором , 11-2 приемниками излучения, П - 2 предварительньми усилителями, анализатор изображения выполнен в ввде волоконно-оптического блока из VI световых жгутов, входные торцы которых имеют прямоугольное сечение и объединены в виде линейки, каждый из жгутов волоконно-оптического блока соединен с соответствующим приемником излучения, а выходы пЬследних с соответствующими предварительными усилителями, входы каждой из ц - 1 схем совпадения соединены с предьщущим и последующим предварительными усилителями , выходы схем совпадения соединены с первыми входами соответствующих коммутаторов, к второму входу каждогоиз которых подключен г,енератор опорного напряжения, а к третьему и четвертому - предьщущий и последующий предварительные усили i-j + 1 коммутаторов тели, выходы L уAJ lAWki fJftJi соединены между собой и подключены через фазоинвертор к первому входу усилителя с фазовым детектором, к второму входу которого подключены (Л соединенные между собой выходы П- 1 коммутаторов, генератор опорного напряжения соединен с третьим входом усилителя с фазовым детектором, выход последнего подключен к приводу, соединенному с компенсатором, выход которого соединен с датчиком, а вы9д ход последнего и выходы схем совпадеСО ния соединены с соответствующими входами выходного устройства. 2. Угломер по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в волоконног оптическом блоке линейка, состоящая КЗ входных торцов световодных жгутов , профилирована по цилиндрической поверхности с радиусом, равным фокусному расстоянию объектива.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (и) Г003@А1%ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Пб ДЕЛАМ ИИБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕ н as1C9!cRaNV СЮщВТНЪСТВ\г

t1- 1 коммутаторов генератор опорЮ\ ного напряжения соединен с третьим входом усилителя с фазовым детектором, выход последнего подключен к приводу, соединенному с компенсатором, выход которого соединен с датчиком, а выход последнего и выходы схем совпадения соединены с соответствующими входами выходного устройства.

2, Угломер по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в волоконнооптическом блоке линейка, состоящая из входных торцов световодных жгутов, профилирована по цилиндрической )Ф поверхности с радиусом, равным фокусному расстоянию объектива. (21) 3561180/1828 (22) 1О.03.83 (46) 30.09.84. Бюл. Ф 36 (72) В.Б.Парвулюсов, Н.Н.Тушканов и P.I .Càáèðoâ (71) Московский ордена Ленина институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки н картографии (53) 531.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 838330, кл. Q 01 В l1/26, 1980, 2. Проектирование оптико-электронных приборов. Под ред. 1О.Г.Якушенкова. М., "Машиностроение", 1981, с. 116-1 18 (прототип), (54)(57) 1. ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЬЙ УГЛОМЕР, содержащий установленные последовательно объектив, компенсатор и анализатор изображения, два приемника излучения, два предварительных усилителя, усилитель с фазовым детектором, генератор опорного напряжения, привод, датчик и выходное устройство, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, он снабжен п — 1 коммутатором, схемой совпадения и фазоинвертором, и — 2 приемниками излучения, !! - 2 предварительными усилителями, анализатор изображения выполнен в виде волоконно-оптического блока из !! световых жгутов, входныв торцы которых имеют прямоугольное сечение и объединены в виде линейки, каждый из жгутов волоконно-оптического блока соединен с соответствующим приемником излучения, а выходы последних— с соответствующими предварительными усилителями, входы каждой из 11 — 1 схем совпадения соединены с предыдущим и последующим предварительными усилителями, выходы схем совпадения соединены с первыми входами соответствующих коммутаторов, к второму входу каждого из которых подключен генератор опорного напряжения, а к третьему и четвертому — предыдущий и последующий предварительные усилители, выходы -- + коммутаторов я-4 2 соединены между собой и подключены через фазоинвертор к первому входу усилителя с фазовым детектором, к ф второму входу которого подключены соединенные между собой выходы

1116318

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, например, в геодезии, метрологии, машиностроении для измерений угловых перемещений. 5

Известно устройство для измерения малых угловых смещений объекта, состоящее из оптически сопряженных плоского зеркала, связываемого с.объектом, и жестко связанного источника 10 когеремгного излучения, второго плоского зеркала и регистрирующего блока, выполненного в виде пленочного волиовода с призменным элементом связи, волоконного мазаичного приемника 15 и фотопреабразователя (1) .

Известен также оптика-электронный угломер, содержащий установленные последовательно объектив, кампенсатор и анализатор изображения, два 2О приемника излучения, два предварительных усилителя, усилитель с фазовым детектором, генератор опорного напряжения, привод, датчик и выходное устройство. Анализатор 25 выполнен в виде призмы, делящей изображение объекта на две части f2) .

Недостатком угломеров указанного типа является небольшой диапазон измерений, уменьшающийся по мере повышения требуемой точности и связанный .с нелинейнастью статической характеристики компенсатора.

Цель изобретения — расширение ди° апазана измерений.

Поставленная цель достигается тем, что оптиКо-электронный угломер, содержащий установленные последовательно объектив, компенсатар и анализатор изображения, два приемника 40 излучения, два предварительных усилителя, усилитель с фазовым детектором, генератор опорного напряжения, привод, датчик и выходное устройство, снабжен Ц вЂ” 1 коммутатором, П - 1"5 схемой совпадения и фазаинверторам, tl — 2 приемниками излучения, - 2 предварительными усилителями, анализатор изображения выполнен в виде волоконно-оптического блока из 50 световадных жгутов, входные торцы которых имеют прямоугольное сечение и объединены в виде линейки, каждый .б из жгутов волоконно-оптического блока, соединен с соответствующим .приемни- . 5 ком излучения, а выходы последних— соответствующими предварительными усилителями, входы каждой из — 1 схем совпадения соединены с предыдущим и последующим предварительными усилителями, выходы схем совпадения соединены с первыми входами соответствующих коммутаторов, к второму входу каждого из которых подключен генератор опорного напряжения, а к третьему и четвертому - предыдущий и последующий предварительные усилители, выходы — + 1 коммутаторов соединены

1)Ф

2 между собой и подключены через фазоинвертар к первому входу усилителя с фазовым детектором, к второму входу которого подключены соединенные меж, ° ду собой выходы †коммутаторов, 2 генератор опорного напряжения соединен с третьим входом усилителя с фазавым детектором, выход последнего подключен к приводу, соединенному с кампенсатором, выход которого соединен с датчиком, а выход последнего и выходы схем совпадения соединены с соответствующими входами выходного устройства.

Кроме того, с целью повышения точности измерений, в волоконно-оптическом блоке линейка, состоящая из входных торцов световадных жгутов, профилирована но цилиндрической поверхности с радиусом, равным фокусному расстоянию объектива.

На чертеже изображена блок-схема оптико"электронного угломера.

Оптика«электронный угломер содержит объектив 1, компенсатор 2, анализатор 3 изображения, выполненный в виде волоконно-оптического блока из

t1 светаводных жгутов 4, входные торцы жгутов имеют прямоугольное сечение и объединены в виде .линейки, приемников 5 излучения, выходной торец каждого из жгутов волоконно-оптического блока соединен с соответствующим приемником 5 излучения, к выходам которого подключены а предварительных усилителей 6, t}- 1 схему 7 совпадений, t1 - 1 коммутатор 8, генератор 9 опорного напряжения и усилитель с фазовым детектором 10, с выходами предыдущего и последующего предварительных усилителей 6 соединены схемы 7 совпадения, связанные с первыми входами коммутаторов 8, второй вход каждого коммутатора 8 подключен к генератору 9 опорного напряжения, а третий и четвертыйк предыдущему и последующему предварительным усилителям б.

11163

Выходы " + 1 коммутаторов 8 ! 2 подключены непосредственно к усилителю с фазовым детектором 10, угломер содержит также привод 12, редуктор

13, датчик 14 и выходное устройство

15. Выход усилителя с фазовым детектором 10 связан с приводом 12, свя.занным через редуктор 13 с компенсатором 2. Компенсатор 2 через кчнема!

О тическую цепь соединен с датчиком

14, к которому подключено выходное устройство 15р К последнему подключены также выходы схем 7 совпадения.

Угломер работает следующим образом, Перемещение светящегося объекта в плоскости измерений вызывает смещение е1-о изображения в фокальной плоскости объектива 1, где располо- . жен анализатор 3 изображения.

Изображение, попадая на границу раздела входных торцов жгутов 4 анализатора в виде волоконно-оптического блока, делится на две части.

Световые потоки засвеченных торцов передаются световодными жгутами 4 на соответствующие приемники 5 излучения. Сигналы с приемников 5 излучения усиливаются предварительными усилителями 6 и далее поступают на коммутаторы 8, попарно объединяющие предварительные усилители 6 соседних приемников 5 излучения.

В связи с тем, что соседние предва- 35 рительные усилители 6 попарно объединены схемами 7 совпадения, включаются те коммутаторы 8, которые объединяют предварительные усилители 6 соседних засвеченных приемников 5 40 излучения. Электронная коммутация обеспечивается подключением второго входа каждого коммутатора 8 к генератору 9 опорного напряжения.

Сигналы с коммутаторов 8 подаются 45 на усилитель с фазовым детектором 10.

При этом возникает необходимость учета знака рассогласования. Если счи тать, что рассогласования в правой половине поля анализатора 3 имеют 50 знак "+", а в левой "-", то направления компенсации их должны быть противоположными. Поэтому сигналы от правой половины поля должны быть

18 противофазны сигналам от левой половины. При этом фазовые соотношения для центра поля аналогичны фаэовым соотношениям для части поля, которой присвоен знак "+". Вследствие этого выходы коммутаторов 8 объединены в две группы. Первая объединяет — + 1 коммутаторов 8 и подключается к пер2 вому входу усилителя с фазовым де тектором 10 через фазоинвертор 11. п.-1 ,Вторая группа объединяет — ком2 мутаторов 8 и подключается непосредственно к второму входу усилителя с фазовым детектором 10. Сигнал с .выхода усилителя с фазовым детектором 10 поступает на привод 12, приводящий в движение оптический элемент компенсатора 2. При этом полярность выходного сигнала определяет направление этого движения в сторону уменьшения рассогласования. При достижении равенства световых потоков, приходящих на соседние входные товцы световодов анализатора 3, сигнал на выходе усилителя с фазовым детектором 10 исчезает и движение компенсатора 2 прекращается. Изменение положений компенеатора 2 фиксируется датчиком 14. Сигнал с датчика 14 подается на выходное устройство 15.

Следовательно, обеспечивается точный отсчет измеряемого углового положения объекта. В связи с тем., что к выходному устройству 15 подключены схемы 7 совпадения, оно позволяет определить на какой паре соседних входных торцов анализатора 3 находится изображение объекта, при этом фиксируется грубый отсчет измеряемого положения объекта.

Профилирование линейки волоконнооптического блока, состоящей из входных торцов световодных жгутов 4, по цилиндрической поверхности с радиусом, равным фокусному расстоянию объектива 1, позволяет повысить точность измерений за счет компенсации нелинейной зависимости между сдвигом изображения в плоскости анализа и измеряемым углом.

Таким образом, использование предложенного устройства позволяет увеличить диапазон измеряемых углов при сохранении точности измерений.

1116318

Составитель Е.Глазкова

Редактор M,Äûíûí Техрсд М. Гергель Корректор С.Черни

Заказ 6917/33 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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