Оптико-электронный преобразователь угла поворота в электрический сигнал

 

Изобретейие относится к области измерительной техники, в частности к устройствам, обеспечивающим индикацию углов поворота контролируемого .объекта отйосительно базового (вокруг линии, их соединяющей), и может применяться в станкостроении и геодезии . Целью изобретения является повьшение точности путем устранения влияния неравномерности положения плоскости поляризации по световому полю. Поток излучения от излучателя, пройдя объектив, поляризатор, поляризуется , в направлении плоскости поляризации поляризатора. Четвертьволновая пластина преобразует линейно поляризованное излучение в циркулярно поляризованное. После модулятора излучение содержит две составляющие со взаимно ортогональными направлениями плоскости поляризации (вдоль оптической оси и перпендикулярно ей) Фаза светового излучения одной из составляющих изменяется по отношению к другой с частотой звуковых колебаний. В связи с тем, что излучение представляет собой совокупность электромагнитных волн с разной длиной волны, на выходе оптического фазосдвигателя образуется совокупность волн с разным состоянием поляризации , разными знаками и фазами. При суммировании этих волн образуется излучение, состоящее из двух промодулированных в противофазе частей с равными амплитудами и взаимно перпендикулярными направлениями плоскостей поляризации (вдоль оптической оси фазосдвигателя и перпендикулярно ей). При угле между оптическими осями фазосдвигателей 45 амплитуды составляющих будут и суммарный световой поток будет не модулирован при любом положении плоскости поляризации анализатора. В этом случае на выходе амплитудно-фазового детектора сигнал будет отсутствовать. При повороте фазосдвигателя вместе с анализа- (ром относительно оптического фазо-. сдвигателя на угол (,одна из состав-. лякщих излучения увеличится пропорционально углу поворота. На выходе фотоприемника возникнет переменный электрический сигнал поворюта,пропорциональный величине угла поворота в фаяе или противофазе. Изобретение - дополнительное к авт. св. № 1013999. :1 ил., § (О го 4 о ISO

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК сЮ 4 С 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1013999 (21) 3800482/25-28 (22) 07.10.84 (46) 30.06.86. Бюл. ¹ 24 (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени. институт точной . механики и оптики (72).Э.Д.Панков и И.И.Пасько (53) 531.7:531.14(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1013999, кл. С 01 N 21/40, (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

СИГНАЛ (57) Изобретейие относится к области измерительной техники, в частности к устройствам, обеспечивающим индикацию углов поворота контролируемого ,объекта относительно базового (во круг линии, их соединяющей), и может применяться в станкостроении и геодезии. Целью изобретения является повышение точности путем устранения влияния неравномерности положения плоскости поляризации по световому полю, Поток излучения от излучателя, пройдя объектив, поляризатор, поляри. зуется. в направлении плоскости поляризации поляризатора. Четвертьволновая пластина преобразует линейно поляризованное излучение в. циркулярно поляризованное ° После модулятора излучение содержит две составляющие со взаимно ортогональными направлениями плоскости поляризации (вдоль оптической оси и перпендикулярно ей) „„SU„„1241064 А 2

Фаза светового излучения одной иэ составляющих изменяется по отношению к другой с частотой звуковых колебаний. В связи с тем, что излу-. чение представляет собой совокупность электромагнитных волн с разной длиной волны, на выходе оптического фазосдвигателя образуется совокупность волн с разным состоянием поляризации, разными знаками и фазами.

При суммировании этих волн образуется излучение, состоящее из двух промодулированных в противофазе частей с равными амплитудами и взаимно перпендикулярными направлениями плоскос. тей поляризации (вдоль оптической оси фазосдвигателя и перпендикулярно ей). При угле между оптическими о осями фазосдвигателей 45 амплитуды составляющих будут равны и суммарный световой поток будет не модулирован при любом положении плоскости поляризации анализатора. В этом случае на выходе амплитудно-фазового детектора сигнал будет атсутствовать. При повороте фазосдвигателя вместе с анализа r< ром относительно оптического фаэо-. сдвигателя на угол + ф,одна из состав-. ляющих излучения увеличится пропорционально углу поворота. На выходе фотоприемника возникнет переменный электрический сигнал поворота пропорциональный величине угла поворота в фазе или противофазе. Изобретениедополнительное к авт. св. № 1013999.

1. 1241

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам, обеспечивающим индикацию углов поворота контролируемого объекта относительно базового (вокруг линии, соединяющей их), и может применяться в станкостроении и геодезии.

Целью изобретения является повышение точности путем устранения неравномерности положения плоскости поляризации.

На чертеже представлена схема предлагаемого преобразователя.

Оптико-электронный преобразователь содержит излучатель 1, объектив 2, поляризатор 3, четвертьволновую пластину 4, модулатор 5 фазы в виде стеклянного параллелепипеда, пьезогенератор 6, жестко закрепленный.на грани модулятора 5, генератор 7 напряжения, оптический фазосдвигатель 8, второй. оптический фазосдвигатель 9. Оптические фазосдвигатели 8 и 9 выполнены о с фазовым сдвигом более 100 и изготрв. .лены из материала, обладающего двойным лучепреломлением. Кроме того, преобразователь содержит анализатор 10. Второй оптический фазосдвигатель 9 расположен между первым. фазосдвигателем 8 и анализатором 10, жестко связан с первым фазосдвигателем 8 и ориентирован таким образом, что его оптическая ось составляет угол с оптической осью анализатора. Устройство также содержит объектив 11, фотоприемник 12 и амплитудно-фазовый детектор 13.

Оптико-электронный преобразователь работает следующим образом.

Поток излучения от излучателя 1, пройдя объектив 2 и поляризатор 3, поляризуется в направлении плоскости поляризации поляризатора 3. Четвертьволновая пластина 4 преобразует линейно поляризованное излучение в циркулярно поляризованное. После модулятора 5 фазы излучение содержит две составляющие с взаимно ортогональными направлениями плоскости поляризации (вдоль оптической: оси и перпендикуляр но ей) . Фаза светового излучения одной из составляющих изменяется по отношению к другой с частотой звуковых колебаний. В связи с тем, что излучение представляет собой совокупность электромагнитных волн с разной длиной волны, на выходе оптического фазосдвигателя 8 образуется совокупность волн с разным состоянием поляризации, 064 2 разными знаками и фазами. При суммировании этих волн образуется излучение, состоящее из двух промодулированных в противофазе частей с равны5 ми амплитудами и взаимно перпендикулярными направлениями плоскостей поляризации (вдоль оптической оси фазосдвигателя 8 и. перпендикулярно ей). . При этом каждая часть излучения содержит две составляющие, промодулированные в противофазе. При угле между оптическими осями фазосдвигате" о лей 8 и 9 45 амплитуды составляющих равны и суммарный. световой поток не модулируется при любом положении .плоскости поляризации анализатора.

В этом случае на выходе амплитуднофазового детектора 13 сигнал отсутствует. При повороте фазосдвигате 0 ля 9 вместе с анализатором 10 относительно оптического фазосдвигателя 8. на угол + Жодна из составляющих излучения увеличивается пропорционально углу поворота. На выходе фото. 5 приемника 12 возникает переменный электрический сигнал поворота, пропорциональный величине угла поворота в фазе или противофазе (в зависимости от знака угла):с опорным сигна. лом, поступающим на детектор 13 от генератора 7 напряжения.

Неравномерность положения плоскости поляризации анализатора 10 по световому полю, а также нестабильность ее положения в небольших преде5 лах не вызывают изменения выходного сигнала. На выходе фазового детектора 13 всегда нуль при угле между оптическими осями фазосдвигателей 8 и 9 равном 45 . При изменении угла

g,между оптическими осями на некоторую величину сигнал изменяется пропорционально этой величине.

Таким образом, неравномерностьположения плоскостиполяризации посветовому полюне изменяетвыходной сигнал.

Формула изобретения Оптико-электронный преобразователь угла. поворота в электрический сигнал по авт. св. У 1013999, о тл и ч а ю щ и и с,я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен вторым оптическим фаэосдвигателем, расположенным между первым фазосдвигателем и анализатором, жестко

55 связанным с ним и ориентированным таким образом, что его оптическая ось составляет угол с оптической осью анализатора.

1241064

Составитель Н. Захаренко

Редактор А.Лежнина . Техред Л.Олейник Корректор Л.Патай

Заказ 3478/35 .. Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-.полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4