Фазовый компаратор линейно-угловых перемещений

 

Изобретение относится к изметельной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений в пространстве, а также для измерения и задания угла фазового сдвига между электрическими сигналами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет компарирования линейно-угловых перемещений в пространстве по углу фозового сдвига между электрическими сигналами. Поставленная цель достигается тем, что в фазовый компаратор, образованный измерителем 3 перемещений , лазером 1, акустооптическим модулятором 2 и устройством 4 сведения лучей, фазометром 6 и фазовращателем 14, введен фазовращатель, сдвиг фазы в котором определяется угловым поло,- жением поляризатора 8, механически связанного с измерителем 9 угловых перемещений. Поскольку сдвиг фаз между сигналами на входах фазометра 6 определяется как задержанным сигналом с устройства 4, так и с поляризатора 8, а также фазовращателя 14, то компаратор позволяет не только производить измерения линейных и уг.- ловых перемещений, сравнивать их, но и осуществлять калибровку измерите.- лей перемещений и фазовращателей. I ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (11 4 С 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /, К А ВТОРСКОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 4015411/24-28 (22) 17.01 ° 86 (46) 30.04.88. Вюл. Ф 16 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.В. Календин, В.Я. Супьян, И.В. Троцишин и С.А, Кравченко (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1213433, 1985, (54) ФАЗОВЫЙ КОМПАРАТОР ЛИНЕЙНО-УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к изме- тельной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений в пространстве, а также для измеренйя и задания угла фазового сдвига между электрическими сигналами. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет компарирования линейно-угловых перемещений в пространстве по углу фозового сдвига между электрическими сигналами. Поставленная цель достигается тем, что в фазовый компаратор, образованный измерителем 3 перемещений, лазером 1, акустооптическим модулятором 2 и устройством 4 сведения лучей, фазометром 6 и фазовращателем

14, введен фаэовращатель, сдвиг фазы в котором определяется угловым поло; жением поляризатора 8, механически связанного с измерителем 9 угловых перемещений. Поскольку сдвиг фаэ между сигналами на входах фазометра 6 определяется как задержанным сигна-. лом с устройства 4, так и с поляризатора 8, а также фаэовращателя 14, то компаратор позволяет не только производить измерения линейных и yr." ловых перемещений, сравнивать их, но и осуществлять калибровку измерите.лей перемещений и фазовращателей.

1 ил.

1392363.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений линейных и угловых, перемещений в пространстве, а также для измерения и задания угла фазового сдвига между электрическими сигналами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей компара- 10 тора за счет компарирования линейноугловых перемещений в пространстве через значение угла фазового сдвига между электрическими сигналами.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого компаратора.

Компаратор содержит лазер 1, оптически связанный с однополосным акустооптическим модулятором 2, йзмеритель 3 линейных перемещейий, блок 4 20 сведения лучей, фотоэлектрический: преобразователь 5, фазометр 6, первый фотоприемник 7, подвижный поляризатор

8, измеритель 9 угловых перемещений, двухчастотный лазер 10 с системой il 25 стабилизации, неподвижный поляризатор

12, фотоприемник 13, фазовращатель 14 и усилитель 15 мощности.

Компаратор работает следующим образом. 30

Работу компаратора рассмотрим на примерах его использования в различных режимах измерения линейно-угловых перемещений и угла фазового сдвига между электрическими сигналами, 35

Измерение линейных перемещений и задание угла фазового сдвига между электрическими сигналами. Сущность этого режима работы компаратора заключается в том, что линейное переме-, 40 щение однополосного акустооптического модулятора 2, работающего в режиме дифракции gperra, приводит к изменению угла фазового сдвига между электрическими сигналами в точках а 45 и б, или а и в, т.е. линейное перемещение акустооптического модулятора 2 эквивалентно вращению фазовращателем

14 угла фазового сдвига. Задавая прецизионно-линейное перемещение измери50 телем 3 линейных перемещений, можно точно изменять (задавать) значение угла фазового сдвига, т.е. осуществлять поверку фазометра 6 или фазовращателя 14. Наоборот, измеряя угол фа". эового сдвига в точках а и б или а и в с помощью фазометра 6, или задавая его фазовращателем 14 между электрическими системами, можно измерить величину линейного перемещения акустооптического модулятора 2, т.е. калибровать измеритель 3 линейных перемещений.

Измерение угловых перемещений и задание угла фазового сдвига между электрическими сигналами. Сущность этого режима измерения заключается в том, что угол фазового сдвига между напряжениями электрических сигналов в точках а и б или б и в можно регулировать путем измерения углового положения подвижного поляризатора 8.

Измерение углового положения осуществляется измерителем 9 угловых перемещений, Поворот подвижного поляриэато ра 8 вызывает изменение фазы сигнала на выходе фотоприемника 7 пропорционально удвоенному углу сдвига поляризатора 8 при прохождении через него линейно поляризованного излучения двухчастотного лазера l, у которого направление плоскости поляризации, вращающейся с частотой, равно полураэности частот излучения лазера 1. Изменяя угловое положение поляризатора 8, можно задавать точно угол фазового сдвига электрическими сигналами или производить измерение фазометром б, или компенсируя его фазовращате" лем 14 (при проверке фазовращателя фазометр используется как нуль-индикатор).

Можно задавать угол фазового сдвига между электрическими сигналами в точках а и б или б и в с помощью фазовращателя 14, измеряя его фазометром 6, что эквивалентно изменению углового положения подвижного поляризатора 8. Измеряя угол поворота подвижного поляризатора 8 с помощью измерителя 9 угловых перемещений, можно проверить его показания по углу фазового сдвига при нулевом показании фазометра 6.

Компарирование линейно-угловых перемещений. Этот режим измерения основан на объединении режимов, рассмотренных вышее. Это возможно благодаря тому, что выход фотоприемника 13 через фаэовращатель 14 подключен к электрическому входу однополосного акустооптического модулятора 2. Таким образом, как бы создается "интерферометр", включающий в свой состав фаэометр 6, подключенный к точкам а и б. Электрические. сигналы на выходах фотоприемников 7 и 13 (точки б и в) имеют час1392363

Формула изобретения

Составитель Е.Глазкова

Техред М.Дидык Корректор Л. Пилипенко

Редактор Н. Ревин

Заказ 1881/43 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тату f равную разности частот излучения двухчастотного лазера 10. Эта частота стабилизирована системой II стабилизации. Угол фазового сдвига между сигналами в точках б и в определяется углом поворота поляризатора

8. gaggle сигнал с частотой f с фотоприемника 13 поступает через фазавращатель 14 и усилитель 15 мощности на однополосный < акустооптический модулятор 2. С помощью модулятора 2 фаза сигнала с частотой f переносится на сигнал оптического излучения лазера

1. На выходе фотоэлектрического преобразователя 5 сигнал с частотой f имеет фазу у „+ ц ср относительно м сигнала на выходе фотоприемника 7, (где су„ — фаза, вносимая поляризатором 8; ц„ — фаза, вносимая модулято- 20 ром 2; ц,р — фаза, вносимая фазовращателем 14). Наличие фазовращателя 14 позволяет компенсировать систематические фазовые набеги в "интерферометре", устанавливая нулевые показа- 25 ния фазометра и измерителей линейного и углового перемещений. Двухчастотный гелий-неоновый лазер 10 работает с разностной частотой излучений, равной и = 1-10 МГц. Относительная 30 нестабильность Sf = 10 6- 10 частоты обеспечивается системой 11 стабилизации, входящей в состав выпускаемых серийно лазеров °

Однополосный акустооптический модулятор 2 можно выполнить жидкостного типа, так как устройства такого типа обладают большей эффективностью.

Блок 4 сведения лучей на выходе модулятора 2 можно выполнить в виде интерферометра Майкельсона и МахаЦендера.

В качестве измерителя линейных пе- 45 ремещений можно использовать прибор типа ИПЛ-IОм52.

В качестве измерителя угловых перемещений можно использовать устройство типа ПИКП-5 или аналогичные им устройства (автоколлиматор, микровинтовые измерительные головки и т.п.).

Фазовый компаратор линейно-угловых перемещений, содержащий лазер, однополосный акустооптический модулятор, измеритель линейных перемешений, устройство сведения лучей и фотоэлектрический преобразователь, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможносЪ тей за счет кампарирования линейноугловых перемещений в пространстве через значение угла фазового сдвига между электрическими сигналами, он снабжен подвижным и неподвижным поляризаторами, первым и вторым фотоприемниками, двухчастотным лазером с линейно поляризованным излучением и с частотой вращения плоскостч поляризации, равной полуразности частот

его излучения, системой стабилизации, фазовращателем, усилителем мощности, измерителем угловых перемещений и фазометром, причем первый вход фазометра подключен к выходу фотоэлектронного преобразователя, второй вход фазометра подключен к выходу первого фотоприемника, оптический вход первого фотопрйемника связан с первым выходам двухчастотного лазера через подвижный поляризатор, который механически соединен с измерителем угла" вых перемещений, а второй выход двухчастотного лазера через неподвижный поляризатор связан с оптическим входом второго фотоприемника, выход второго фотоприемникачереэ фаэовращатель и усилитель мощности подключен к электрическому входу акустооптическо-. го модулятора.