Оптико-электронный преобразователь угла поворота в электрический сигнал

 

Изобретение касается оптических измерений и может быть использовано для измерения углов поворота контролируемого объекта относительно базового в станкостроении, приборостроении, строительстве. Целью изобретения является повышение чувствительности, точности и дальности действия. Устройство содержит последовательно установленные излучатель 1, объектив 2, поляризатор 3, четверть-волновую пластину 4, электрооптический модулятор 5, оптический фазосдвигатель 6. Направление распространения потока излучения к оси 15 вращения отражателя 13 направлено под углом и лежит в одной плоскости с ребром двухгранного угла отражателя и отраженным потоком излучения, проходящим через последовательно установленные анализатор 7, объектив 8 и фотоприемник 9, который преобразует его в электрический сигнал. После усиления усилителем 10 сигнал поступает на один из входов амплитудно-фазового детектора, на другой вход которого подается сигнал с выхода генератора 12, подключенного другим выходом к электрооптическому модулятору 5. По величине сигнала с амплитудно-фазового детектора 11 судят об величине углового смещения отражателя 13, а по знаку напряжения - о его направлении. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 В 11/26

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

"ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I. †.У е

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4465808/28 (22) 25.07.89 (46) 07.08.91. Бюл. М 29 (72) И.Е.Гринюк, И.Г.Пасько, В,Г.Радченко и Г.А.Брух (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1303818, кл. G 01 В 11/26, 1987. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ (57) Изобретение касается оптических измерений и может быть использовано для измерения углов поворота контролируемого объекта относительно базового в станкостроении, приборостроении, строительстве.

Целью иЗобретения является повышение . чувствительности, точности и дальности

" действия. Устройство содержит последовательно установленные излучатель 1, объектив 2, поляризатор 3, четвертьволновую пластину 4, электрооптический модулятор

5, оптический фазосдвигатель 6..Направление распространения потока излучения к оси 15 вращения отражателя 13 направлено под углом и лежит в одной плоскости с ребром двухгранного угла отражателя и отраженным потоком излучения, проходящим через последовательно установленные анализатор 7, объектив 8 и фотоприемник 9, который преобразует его в электрический сигнал. После усиления усилителем 10 сигнал поступает на один из входов амплитудно-фазового детектора, на другой вход которого подается сигнал с выхода генератора 12, подключенного другим выходом к электрооптическому модулятору 5. По величине сигнала с амплитудно-фазового детектора 11 судят об величине. углового смещения отражателя 13. à по закону напряжения — о его направлении. 1 ил, 1668861

55

Изобретение относится к оптическим измерениям, может быть использовано для измерения углов поворота контролируемого объекта относительно базового в станкостроении, приборостроении,встроительстве при монтаже оборудования.

Цель изобретения — повышение чувствительности, точности и дальности действия преобразователя.

На чертеже показана структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит излучатель

1, объектив 2, поляризатор 3, четвертьволновую пластину 4, электрооптический модулятор 5, оптический фаэосдвигатель 6, анализатор 7, объектив 8, фотоприемник 9, усилитель 10, амплитудно-фазовый детектор 11, генератор 12, отражатель 13, контролируемый объект 14, ось.15 вращения контролируемого объекта.

Световой поток излучателя 1 объективом 2 направляется на поляризатор 3 и, пройдя четвертьволновую пластину 4, преобразуется в излучение с круговой поляризацией, и поступает на электрооптический модулятор 5,.воздействие которого на поток излучения приводит к тому, что фаза одной из составляющих потока излучения изменяется с частотой модуляции. Так как излучение состоит из суммы электромагнитных колебаний с разными длинами волн, на выходе оптического фазосдвигателя 6 образуются волны с разным состоянием поляризации, разными знаками и фазами. При суммировании этих волн образуется излучение, состоящее из двух частей с равными амплиг(дами со строго взаимно перпендикулярными направлениями плоскостей поляризации. Фазы этих составляющих изменяются относительно друг друга с частотой модуляции. После отражения от отражателя 13 плоскость поляризации световых волн поворачивается, и сигнал на выходе анализатора 7 изменяется на.величину, пропорциональную двойному углу поворота отражателя 13, и аналитически может быть представлен формулой

% = — (1+cos2j3sin20 sin 4а sin M),, 4о

2 где Фо — световой поток на выходе поляризатора;

P — угол между ребром двухгранного угла и плоскостью поляризации анализатора;

0 в угол между оптической осью модулятора и оптической осью четверть волновой пластины;. а- угол поворота отражателя, если углы а и Р малы,а 0=45, то

@ 2 (1й4а Мп ил), Объектив 8 формирует поток излучения на фотоприемник 9, который преобразует

его в электрический сигнал с амплитудой, пропорциональной двойной величине угла поворота отражателя, и фазой, определяющей направление поворота. После усиления усилителем 10 сигнал поступает на амплитудно-фазовый детектор 11 и преобразуется в напряжение, параметры которого связаны с углом поворота объекта 14.

В процессе работы устройства оптические оси объектива 2 и поляризатора 3, и объектива 8 и анализатора 7 расположены под углом друг к другу и находятся в одной плоскости с ребром двухгранного отражателя 13 симметрично оси вращения 15 отражателя.

Формула изобретения

Оптико-электронный преобразователь угла поворота в электрический сигнал, содержащий излучатель и расположенные на

его оптической оси по ходу излучения обьектив, поляризатор, четвертьволновую пластину, электрооптический модулятор, оптический фазосдвигатель, отражатель с металлизирован ными поверхностями, перпендикулярный оси вращения, анализатор, второй объектив и фотоприемник, выход которого подключен к входу амплитудно-фазового детектора, соединенного вторым входом с выходом опорного генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, точности и дальности действия, отражатель выполнен в виде набора жестко соединенных между собой двухгранных отражателей.с параллельными друг. другу ребрами, оптическая ось излучателя и фотопризмника симметрично расположены под углами,к оси вращения отражателя в одной плоскости с,ребром двухгранного отражателя, а сумма углов, образованных ребром двухгранного отражателя с оптической осью фазовращателя и с плоскостью поляризации анализатора, должна быть равна 45 .