Устройство для измерения углов наклона плоскости

 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и позво ,j- ляет повысить точность измерений путем уменьшения влияния ошибок нанесения штрихов решетки. Источником света 2 и формирователем пучка 3, закрепленньми на маятнике 1, формируется дифракционная картина в плоскости фотоэлектрического анализатора 6. При любых угловых положениях измерительной плоскости 5 и растрового элемента 4 дифракционные порядки вдоль оси X и соответствующие порядки вдоль оси Y совпадают с фотодетекторами , установленными в плечах мостовых схем фотоэлектрического анализатора 6. Разбаланс измерительных мостов при появлении угла наклонов (Л позволяет регистрировать значения этих углов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (50 4 С 01 С 9/06

""л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3776634/24-10 (22) 24. 07. 84 (46) 15. 10. 86. Бюл. Ф 38 (71) Московский ордена Ленина инсти-. тут инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) Л.К.Вистинь и М.И.Седов (53) 528.541(088.8) (56) Готра 3.Ю. и др. Индикаторные устройства иа жидких кристаллах.

М,, Советское радио, 1.980, с. 63.

Заявка Франции Ф 2459960, кл. (01 С 9/16, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ

НАКЛОНА ПЛОСКОСТИ (57) Изобретение относится к геодезическому приборостроению и позвоГ7

I

I !

l

L ляет повысить точность измерений путем уменьшения влияния ошибок нанесения штрихов решетки. Источником света 2 и формирователем пучка 3, закрепленными на маятнике 1, формируется дифракционная картина в плоскости фотоэлектрического анализатора 6. При любых угловых положениях измерительной плоскости 5 и растрового элемента 4 дифракционные порядки вдоль оси Х и соответствующие порядки вдоль оси Y совпадают с фотодетекторами, установленными в плечах мостовых схем фотоэлектрического анализатора 6. Разбаланс измерительных

Я мостов при появлении угла наклонов позволяет регистрировать значения этих углов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1263999

Ь

ГГ 2

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, н частности к устройствам для высокоточного определения углов наклона плоскостей.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем уменьшения влияния ошибок нанесения штрихов решеткн.

На фиг. 1 изображена структурная

> схема устройства; на фиг ° 2 — конструкция растрового элемента.

Устройство состоит из маятника t источника 2 света, формирователя 3 пучка, растрового элемента 4, измерительной плоскости 5, фотоэлектрического анализатора 6, функционального аналоro-цифрового преобразователя 7 и источника 8 напряжения.

Растровый элемент 4, механически связанный с измерительной плоскостью

5, выполнен в виде кюветы с жидким кристаллом, состоящей из плоских параллельных стекол 9 и 10, прозрачных электродов 11 и 12, прокладок 13 и 14, и жидкого кристалла 15.

Устройство работает следующим образом.

Известно, что существует являение брегговской дифракции для рентгеновского излучения. Аналогичное явление погасания нечетных порядкон дифракционной картины в зависимости от угла падения луча на фаэовую решетку наблюдают и н оптическом диапазоне частот. Величина изменения интенсивности света н нечетных порядках для одно ro и то ro же угла падения тем больше, чем меньше шаг фазовой решетки. При этом наблюдается явление равной интенсивности света для +1 и -1 порядков дифракции в случае, когда луч перпендикулярен решетке. Знак измеренного угла определяют по тому, н каком из порядков уменьшилась интенсивность. Наиболее предпочтительно использовать решетку с шагом 2-50 мкм и длиной штрихов 20-50 мкм.

Такую структуру фаэоноro рельефа можно получить на жидкокристаллической пленке под действием приложенного напряжения н планарпо ориентированной ячейке, выполненной из стеклянных пластин с прозрачным токопроводящим покрытием. Формирование ортогонального растра на ней осуществляется предварительной электризацией

5 !

О

45 стеклянных пластин в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Зазор между стеклами задает точность определения угла и его значение лежит в пределах от нескольких единиц до нескольких десятков микрон. Величина зазора определяется толщиной прокладок 13 и 14. Вещество жидкого кристалла 15 обеспечивает формирование доменов Вильямса. Например, кристалл может состоять из P -азоксианизола и Р -азоксифентола. Поляризованный луч света, падающий на кювету с жидким кристаллом, дифрагирует, образовывая четные и нечетные дифракционные порядки. Угловое перемещение кюветы относительно падающего луча вызывает интерференционный эффект гашения в нечетных порядках дифракционной картины. При этом погасание соответствующего порядка од" нозначно свидетельствует о едийственном варианте углового положения кюветы. Это явление происходит за счет фаэовой анизотропии решетки для случая Рамон-Натовской дифракции.

Источником 2 света и формирователем 3 пучка, закрепленными в нижней части маятника 1, формируется дифракционная картина в плоскости фотоэлектрического анализатора 6, механически связанного с маятником 1.

IIpH любых угловых положениях из» мерительной плоскости 5, а следовательно и растроного элемента 4, за счет механической снязи фотоэлектрическоro анализатора Ь и маятника дифракционные порядки +1 и -1 вдоль оси Х и соответствующие порядки +1 и -1 вдоль оси Y сонпадают с фотодетекторами, установленными в плечах. двух мостовых схем фотоэлектрического анализатора. Этого добиваются расположением четырех фотодетекторон в.. плоскости анализатора центральносимметрично относительно оптической оси, причем остояние Z от оси для каждого из них определяется известным соотношением где L — расстояние от дифракционной решетки до плоскости анализатора; — длина волны света;

d — шаг дифракционной решетки.

1263999

Разбаланс измерительных мостов при появлении углов наклона позволяет регистрировать значения этих углов.

В качестве измерительного элемента может быть применен включенный в диагональ моста гальванометр 7 со шкалой, отградуированной в угловых единицах, или функциональный аналого-цифровой преобразователь, который преобразовывает разности потенциалов в диагонали моста в цифровые величины в заданном коде.

Устройство позволяет измерять о углы наклона в диапазоне до 60 С с точностью 0,3. фмеЯ

Составитель В. Сараханов

Редактор М.Товтин Техред В.Кадар Корректор В.Синицкая

Эаказ 5549/40 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

1. Устройство для измерения углов наклона плоскости, содержащее маятник, подвешенный на гибком элементе, источник света и формирователь светового пучка, расположенные последовательно на оптической оси и закрепленные на маятнике, измерительную плоскость и растровый элемент, совмещенный с ней, фотоэлектрический анализатор с расположенными в его плоскости фотодетекторами и источ- 30 ник напряжения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений эа счет уменьшения влияния ошибок нанесения штрихов растрового элемента, растровый элемент выполнен в виде фазовой дифракционной решетки на жидкокристаллической пленке, заключенной между плоскими параллельными пластинами стекла с нанесенными на их внутренние поверхности прозрачными электродами с ортогонально ориентированными покрытиями, электроды под" ключены к источнику напряжения, а в плоскости анализатора расположены центрально-симметрично относительно оптической оси четыре фотодетектора, причем расстояние Z от каждого иэ них до оптической оси определено выл ражением Z — где L — расД Я У стояние от дифракционной решетки до плоскости фотоэлектрического анализатора; h — длина волны света;

d — шаг дифракционной решетки.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что фазовая дифракционная решетка выполнена на стекле в виде полосок штрихов с взаимно перпендикулярным направлением штрихов в соседних полосках, а штрихи выполнены длиной 20-50 мкм и расположены на расстоянии 2-50 мкм друг от друга.