Оптико-электронный датчик угла поворота

 

Изобретение относится к оптико-электронным измерениям и может быть использовано з угломерных системах. Цель изобретения - повышение помехозащищенности и расширение диапазона измеряемых углов. На выходной грани преобразующего элемента 2, выполненного в виде оптически прозрачного двулучепреломляющего монокристалла , формируется излучение источника 1 в виде периодической структуры из чередующихся интерференционных полос, сформированных в результате рассеяния излучения источника 1 на микронеоднородностях двулучепреломляющего монокристалла . Выходными гранями 3 преобразующего элемента 2 служат грани монокристалла, расположенные перпендикулярно биссектрисе угла между двумя взаимно ортогональными осями симметрии оптической индикатрисы монокристалла . Со стороны выходной грани установлен позиционно-чувствительный фотоприемник 5, регистрирующий параметры интерференционной картины, изменяющейся при изменении угла падения излучения источника 1 на входную грань 4 преобразующего элемента 2.1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

) Ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4682019/28 (22) 24.04.89 (46) 07.09.91. Бюл. М 33 (71) Московский инженерно-физический институт (72) А. Н,Алексеев, В. Н,Дроздовский и

Л.А,Филимонова (53) 531.715 (088,8) (56) Известия вузов. Приборостроение, 1984, т.27, (Ф 12, с. 70 — 72. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК УгЛА ПОВОРОТА (57) Изобретение относится к оптико-электронным измерениям и может быть использовано в угломерных системах. Цель изобретения — повышение помехозащищенности и расширение диапазона измеряемых углов, На выходной грани преобразующего элемента 2, выполненного в виде оптически

„„ (.) „„1675662 А1 прозрачного двулучепреломляющего монокристалла, формируется излучение источника 1 в виде периодической структуры из чередующихся интерференционных полос, сформированных в результате рассеяния излучения источника 1 на микронеоднородностях двулучепреломляющего монокристалла. Выходными гранями 3 преобразующего элемента 2 служат грани монокристалла, расположенные перпендикулярно биссектрисе угла между двумя взаимно ортогональными осями симметрии оптической индикатрисы монокристалла. Со стороны выходной грани установлен позиционно-чувствительный фотоприемник 5, регистрирующий параметры интерференционной картины, изменяющейся при изменении угла падения излучения источника 1 на входную грань 4 преобразующего алемента 2. 1 ил, 0

1675662

Изобретение относится к оптико-электронным измерениям, может быть использовано в системах измерения угла поворота.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности и расширение диапазона измеряемых углов, На чертеже псказан оптико-электронный датчик, Оптико-электронный датчик содержит источник 1 излучения, излучающий когерентное оптическое излучение, преобразующий элемент 2, выполненный из оптически прозрачного двулучепреломляющего монокристалла, с включениями микронеоднородностей, выходной 3 и входной 4 граней монокристалла, позиционно-чувствител ьного фотоприемника 5, расположенного со стороны выходной грани.

Датчик работает следующим образом.

Электромагнитная волна, излученная источником 1 излучения, входя в двулучепреломляющий оптически прозрачный кристалл преобразующего элемента 2, делится на две волны, распространяющиеся с различными скоростями и взаимно ортогональными направлениями Х> и Хр вектора индукции.

Разность фаз этих волн д р зависит от оптической длины пути, пройденного каждой из них в кристалле, а следовательно, от разности показателей преломления потока излучения в рассматриваемом направлении и равна д ср = 2 л (n — n" ) 1/А, где il — длина волны источника; и и и — показатели преломления мо1 31 нокристалла для каждой волны;

1- расстояние в направлении распространения от входной грани.

Каждая из волн, распространяющихся вдоль кристалла. испытывает рассеяние на микронеоднородностях. Если размеры неоднородностей составляют не более О,lil, то согласно теории Рэлеевского рассеяния, рассеянный поток излучения оказывается полностью линейно поляризованным, а в направлении нормали к выходной грани 3 монокристалла проходят лишь определенные компоненты распространяющихся в кристалле потоков излучения, результат взаимодействия которых определяется разностью фаэ д р.

Так как д р изменяется вдоль направления распространения потока излучения, то интенсивность рассеянного излучения s направлении нормали к выходной грани 3 будет пространственно промодулирована с периодом Л =- 1/(-n — n ), определяю1 11 щим изменение фазы потоков излучения на 2 л, В силу того, что каждому направлению в монокристалле соответствует свое (n — n ) — - Л и, пространственной модуляции

3 11 рассеянного измерения соответствует свое значение Л, а следовательно, и свое значение числа темных и светлых полос интерференционной картины, наблюдаемой со

"0 скоростью выходной грани 3. Общее число интерференционных полос, расположенных на выходной грани кристалла, определяется ее линейным размером L no формуле

N - L/Ë сов а . (2) где L — линейный размер выходной грани;

Л вЂ” период интерференционной картины;

Q — угол между нормалью к входной

) грани 4 и направлением распространения потока излучения в монокристалле, Угол а однозначно связан с углом а по1 ворота преобразующего элемента относительно оси 00 и, следовательно, каждому

1 значению угла а соответствует вполне определенное значение N числа полос интерференциальной картины.

Позиционно-чувствительный фотоприемник 5 преобразует распределение потока излучения в виде интерференционной картины на выходной грани в электрический сигнал в виде цифрового кода, значение коTopoI однозначно соответствует углу поворота и реобраэующего элемента 2.

Формула изобретения

Оптико-электронный датчик угла поворота, содержащий источник излучения, преобразующий элемент из оптически прозрачного материала, предназначенный для скрепления с объектом, и регистрирующий блок в виде позиционно-чувствительного фотоприемника. расположенный со стороны выходной грани преобразующего элемента, отл ича ю щи и с я тем, что, с целью повышения помехоэащищенности и расширения диапазона измеряемых углов. преобразующий элемент выполнен в виде монокристалла из двулучепреломляющего материала с размерами микронеоднородностей не более 0,1À, где А — длина волны излучения источника, выходная грань преобразующего элемента расположена перпендикулярно биссектрисе угла между двумя взаимно ортогональными осями симметрии,. оптической индикатрисы монокристалла, а источник излучения выполнен в виде лазера.