Акустооптическое устройство для измерения перемещений

 

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для измерения линейного перемещения шкапы относительно светового пучка. Цель изобретения - расширение области использования за счет измерения координаты точки падения светового пучка относительно заданной шкапы путем использовз ия модуляции поверхностной акустической волны (ПАВ). В звукопроводе 3 возбуждается ПАВ, модулированная гармоническими колебаниями частотой К. В результате прохождения через дифракционную решетку 2 и взаимодействия с бегущей ПАВ световой пучок, генерируемый источником 1 оптического излучения, получает пространственную модуляцию. С помощью фотодетектора 9 и детектора 11 вьщеляется сигнал с фазой, зависящей от положения светового пучка относительно заданной точки звукопровода 3. Фазометр 13 сравнивает ее с фазой сигнала модуляции и осуществляет регистрацию смещения положения светового пучка относительно исходного состояния . 1 ил. Ф С/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

gry pn+q% и 5

1 1 кф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ (21) 4232127/24-28 (22) 20.04.87 (46) 30,07.88. Бюл. Р 28 (71) Университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы (72) А.Ф.Бессонов, В.А.Комоцкий и M,Â.Êoòþêoâ (53) 531.717 (088.8) (56) Бессонов А.Ф., Дерюгин Л.Н.

Комоцкий В.А., Котюков М .В. Измерение линейных и угловых перемещений на основе использования схемы оптического зондирования IIAB c . опорной дифракционной решеткой.

Автометрия, 1985, к- 2, с. 57. (54) АКУСТООПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для измерения линейного перемещения шкалы относительно светового пучка. Цель изобретения — расширеI

„„SU„„1413422 д 1 ние области использования за счет измерения координаты точки падения светового пучка относительно заданной шкалы путем использова ия модуляции поверхностной акустической волны (ПАВ). В эвукопроводе 3 возбуждается ПАВ, модулированная гармоническими колебаниями частотой Р .

В результате прохождения через дифракционную решетку ? и взаимодействия с бегущей ПАВ световой пучок, генерируемый источником 1 оптического излучения, получает пространственную модуляцию. С помощью фотодетектора 9 и детектора 11 выделяется сигнал с фазой, зависящей от положения светового пучка относительно заданной точки звукопровода 3. Фаэометр 13 сравнивает ее с фазой сигнала модуляции и осуществляет регистрацию смещения положения светового пучка относительно исходного состояния. 1 ил.

1413422

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано,пля измерения линейного перемещения шкалы относительно светового пучка.

Цель изобретения — расширение области использования измерения координаты точки падения светового пучка относительно заданной шкалы, использование модуляции поверхностной акустической волны, На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит источник 1 оптического излучения, дифракционную 15 решетку ?, звуколровод 3, возбудитель

4 поверхностной акустической волны (ПАВ), генератор 5 электрических колебаний несущей частоты 1,1, генератор 6 гармонических колебаний частоты Р, модулятор 7, пространственный фильтр 8, служащий для выделения нулевого порядка дифрагированного излучения, фотодетектор 9, усилитель

10 колебаний частоты Е4, детектор 1 1, 5 фильтр 1? частоты F фазометр 13.

Устройство работает следующим образом.

На возбудитель 4 поверхностной 30 акустической волны с модулятора 7 подается амплитудно †модулированн сигнал на несущей частоте Г с частотой модуляции F . В результате прохождения через дифракционную решетку 2 и 35 взаимодействия с бегущей поверхностной акустической волной световой пучок, генерируемый источником 1 оптического излучения, получает пространственную фазовую модуляцию как от фа-40 зовой решетки, так и от бегущей акустической волны. Нулевой порядок дифракцин выделяется пространственным фильтром 8 и фокусируется на фотодетектор 9. Переменная составляющая 45 интенсивности оптического излучения на частоте F в нулевом порядке диЯ фракции промодулирована по амплитуде с частотой модуляции F . С выхода фотодетектора 9 амплитудно-модулиро50 ванный сигнал подается на усилитель

10, детектор 11 амплитудно-модулированного сигнала и фильтр 12 для выделения сигнала на частоте F Фазометр 13 служит для измерения разности55 фаз сигналов на частоте Fö с выхода фильтра 12 и опорного сигнала с генератора 6 гармонических колебаний частоты F>.

Начальная фаза выходного сигнала с фильтра Ф„, зависит от положения точки падения оптического пучка на звукопроводе 3 по отношению к возбудителю акустической волны.

При изменении положения точки падения оптического пучка на сопряжение шкал на величину дх в направлении распространения акустической волны фаза -выходного сигнала измен няется на величину ? ((.а<р = -- х где м К ° м

Л вЂ” пространственный период огибаюМ щей амплитудно-модулированной акустической волны.

По показаниям фазометра 13 можно определить величину смещения оптического пучка относительно исходного состояния или величину смещения сопряжения шкал относительно неподвижного оптического пучка путем пересчета

Лм

dx = ----лФ

360

Фазометр может быть проградуирован непосредственно в единицах перемещения.

Материалами для изготовления эвукопровода может быть ниобат лития, танталат лития или кристаллический кварц. Возбудитель поверхностной акустической волны может быть встречно-штыревого типа. Дифракционная решетка выполнена на пластинке из плавленного кварца SiO q путем вытравливания на ее поверхности рельефа в

V виде меандра с периодом. Д = вЂ, вЂ, где

> д

V — - скорость ПАВ в материале звукопровода. Оптимальная глубина рельефа на подложке из плавленного кварца с показателем преломления n=1,46 при использовании лазера с длиной волны излучения = 0,6328 мкм сосЛ тавляет h = ††-- 0,32 мкм. В ка4 (и-1) честве источника оптического излучения может быть использован гелийнеоновый лазер с мощностью излучения 5-15 мВт.

Pасстояние между дифракционной решеткой и эвукопроводом выбирается

А2 лг из условия 7.(4-- илн I, = -- °

Л

В устройстве может быть использован высокочастотный р-i-и-фотолиод с резонансным I.Ñ-контуром в нагрузке

Составитель В.Чулков

Техред А.Кравчук

Редактор A.Ìàêoâñêàÿ

Корректор Э.Лончакова

Заказ 3782/41

Тираж 680

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

14 .и усилитель с коэффициентом усиления 50 дБ.

Для измерения разности фаз двух .сигналов может быть использован фаэометр Ф 512б с точностью измерения о разности фаз 0,3 и разрешающей способностью О, 1

Формула изобретения

Акустооптическое устройство для измерения перемещений, содержащее оптически связанные источник оптического излучения, дифракционную решетку, эвукопровод, кинематически связываемый с объектом измерения,пространственный фильтр из диафрагмы и линзы и фотодетектор, генератор электрических колебаний несущей частоты F возбудитель поверхностной акустической волны, вход которого соединен с выходом генератора электрических колебаний несущей частоты, а выход — с звукопроводом, усилитель колебаний частоты F> вход которого

13422

4 соединен с фотодетектором, и фазометр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области .5 использования sa счет измерения координаты точки падения светового пучка, оно снабжено генератором гармонических колебаний частоты F< модулятором, детектором и фильтром частоты F, дифракционная решетка и звукопровод кинематически связаны, выход усилителя колебаний частоты Р соединен с входом детектора, выход которого через фильтр частоты

F соединен с первым входом фазометра, второй вход которого соединен с выходом генератора гармонических колебаний частоты F который подключен также к первому входу модулятора, второй вход модулятора подключен к выходу генератора электрических колебаний несущей частоты, выход модулятора соединен с возбуди-. телем поверхностной акустической

25 волны.