Способ измерения угловых смещений объекта и устройство для его осуществления

 

Изобретение касается высокоточных угловых измерений и может быть использовано для определения углового, положения ориентируемого объекта в одной плоскости. Цель изобретения - повышение точности измерения и увеличение диапазона измерений . Устройство содержит источник 1 излучения и последовательно расположенные по ходу пучка коллиматор 2, двулучепреломляющий измеритель в виде последовательно расположенных по ходу излучения четвертьволновой пластинки 3, поляризатора 4, полупрозрачного светоделителя 5. поляризационного светоделителя 6, двух фотоприемникрв 7 и 8, установленных в ходе пучков, отраженных от двух светоделителей 5 и 6, и индикатора 9, вход которого связан с выходами двух фотоприемников 7 и 8. Устройство содержит также возвратноотражающий блок в виде последовательно установленных по ходу излучения фазовой пластины 10, положительной линзы 11 и установленного в ее фокальной плоскости плоского зеркала: 12, .и предназначаемый для скрепления с объектом 13, а также угломерныйлимб 14, скрепленный с двулучепреломляющим измерителем. 2 с.и 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (I I) (я)з G 01 В 11/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

ЬЭ ф (л) 4

5 ?Фб

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4675868/28 (22) 11.04.89 (46) 23.03.92. Бюл. Ь 11 (71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) Ю. М. Климков и M. И. Шрибак (53) 535.525.1(088.8) (56) Высокоточные угловые измерения. /

Под ред. Ю. Т. Якушенкова. — М.: Машиностроение, 1987, с. 330-331. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ СМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение касается высокоточных угловых измерений и может быть использовано для определения углового, положения ориентируемого объекта в одной плоскости.

Цель изобретения — повышение точности измерения и увеличение диапазона измерений, Устройство содержит источник 1 излучения и последовательно расположенные по ходу пучка коллиматор 2, двулучепреломляющий измеритель в виде последовательно расположенных по ходу излучения четвертьволновой пластинки 3, поляризатора 4, полупрозрачного светоделителя 5, поляризационного.светоделителя 6, двух фотоприемникрв 7 и 8; установленных в ходе пучков, отраженных от двух светоделителей 5 и 6, и индикатора 9, вход. которого связан с выходами двух фотоприемников 7 и 8. Устройство содержит также возвратно-. отражающий блок в виде последовательно установленных по ходу излучения фазовой пластины 10; положительной линзы 11 и установленного в ее фокальной плоскости плоского зеркала. 12, .и предназначаемый для скрепления с объектом 13, а также угломерныйлимб 14. скрепленный сдвулучепреломляющим измерителем. 2 с.и 2 з. и. ф-лы, 1 ил.

1721437 по ходу пучка коллиматор: 2, двулучепре- 25 ломляющий измеритель в виде последова40

50

Изобретение относится к высокоточным угловым измерениям и может быть использовано для определения углового положения ориентируемого объекта водной плоскости.

Измерение углов смещения обьекта с помощью авторефлексии, заключающееся в наблюдении линейного смещения шкалы, имеет высокую погрешность и обладает большими энергетическими потерями пучка.

Автоколлимационный способ измерений угловых смещений объекта не может обеспечить значительной дальности действия и диапазона измерений. Кроме того, погрешность его достаточно высока. Реализация автоколлимационнога способа сопряжена с большими габаритами измеритель. ной схемы, Цель изобретения — повышение точности измерения и увеличение диапазона измерений.

Устройство содержит источник 1 излучения и последовательно расположенные тельно расположенных по ходу излучения четвертьволновой пластинки 3, поляризатора 4, полупрозрачного светоделителя 5, поляризационного светоделителя 6 и двух фотоприемников 7 и 8, установленных в ходе пучков, отраженных от двух светоделителей 5 и 6, и индикатора.9, вход которого связан с выходами двух фотоприемников 7 и 8, возвратно-отражающий блок в аиде последовательно установленных по ходу излучения фазовой пластины 10, положительной линзы 11 и установленного в ее фокальной плоскости плоского зеркала 12, предназначаемый для скрепления с объектом 13, а также угломерный лимб 14, скрепленный с двулучепреломляющим измерителем.

Способ измерения угловых смещений осуществляется следующим образом.

Пучок от источника 1 излучения коллимируется и попадает на двулучепреломляющий измеритель, в котором пучок последовательно проходит четвертьволновую пластинку 3, поляризатор 4 и два светоделителя 5 и 6. Четвертьволновая пластинка

3 и поляризатор 4 обеспечивают формирование поляризационного пучка, а посредством светоделителей 5 и 6 производят анализ состояния поляризации отраженного пучка. Поляризационный светоделитель

6 формирует линейную поляризацию пучка.

Поворачивая двулучепреломляющий измеритель, осуществляют поворот плоскости поляризации пучка и системы координат, которая определяется положением главных

20 плоскостей поляризационного светоделителя 6, азимут поворота измерителя определяют с помощью угломерного лимба 14.

Линейно-поляризационный пучок попадает на возвратно- отражающий блок, который жестко связан с контролируемым объектом. При этом объект может наклоняться в плоскости, в которой лежит орт (системы координат (ц. Пучок последовательно проходит фазовую пластинку

10, положительную линзу 11 и попадает на зеркало 12. Отраженный зеркалом 12 пучок опять проходит положительную линзу 11 и фазовую пластинку 12. Фазовая пластинка установлена таким образом, что ее оптическая ось совпадает с оптической осью возвратно-отражающего блока.

При нулевом угле падения свет проходит фазовую пластинку параллельно оптической оси, Поляризация пучка не из-. .меняется, Отраженный пучок проходит фазовую пластинку под тем же углом. Таким образом, если оптическая ось фазовой пластинки и оптическая ось пучка совпадают, то обратно пучок возвращается без изменения состояния поляризации. В этом случае величина ортогональной компоненты поляризации равна нулю.

При наклоне возвратно-отражающего блока происходит одновременный наклон фазовой пластинки. Угол падения пучка становится ненулевым. Пучок двукратно проходит фаэовую пластинку под углом к оптической оси, испытывая воздействие двулучепреломления. Состояние поляризации пучка изменяется. Пучок из линейно-поляризованного становится эллиптически поляризованным, 8еличина изменения состояния поляризации отраженного пучка определяется измерителем двулучепреломления. Возвращенный свет по-: падает на поляриэационный светоделитель

6, который пропускает компоненту, поляризованную параллельно оси Х, и отражает компоненту, поляризованную параллельно оси У.

Отраженный. поляризационным светоделителем 6 пучок попадает-на второй фотоприемник 8. Пропущенный поляризационным светоделителем пучок с помощью. полупрозрачного светоделителя 5 направляется на первый фотоприемник 7. Таким образом, сигнал с первого фотоприемника 7 пропорционален интенсивности компоненты отраженного пучка, которая параллельна плоскости поляризации зондирующего пучка, т. е. оси Х. Сигнал с второго фотоприемника 8 пропорционален интенсивности компоненты отраженного пучка, которая перпендикулярна плоскости, поляризации зондирующего пучка. Величина сигналов с

1721437 обоих фотоприемников определяется с помощью индикатора 9.

Составитель М. Шрибак

Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая

Редактор И. Шулла

Заказ 945 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 г.Формула изобретения

1. Способ измерения угловых смещений объекта, заключающийся в том, что устанавливают на объекте отражающий блок, формируют коллимированный пучок, направляют его на отражающий блок, регистрируют отраженный пучок и определяют угол смещения объекта, отл и ч а ю щи и с я тем; что, с целью повышения точности измерения и увеличения диапазона измерений, сформированный коллимированный пучок преобразуют в линейно-поляризованный путем преобразования отраженного пучка в электрический сигнал, регистрируют интенсивности двух ортогональных линейно-поляризованных компонент отраженного пучка, а угловое положение объекта измеря" ют по величине полученных интенсивностей компонент;

2. Устройство для измерения угловых смещений объекта, содержащее источник излучения и последовательно располо" женные по ходу излучения коллиматор и отражающий блок, предназначенный для скрепления с объектом, и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и увеличения диапаэона измерений, оно снабжено двулучепреломляющим измерителем, установленным с возможностью вращения вокруг оптической оси и выполненным в виде по5 следовательно расположенных по ходу излучения Х/4 пластины, поляризатора, полупрозрачного светоделителя и поляризационного светоделителя, регистратор выполнен в виде двух фотоприемников, 10 установленных по ходу излучения, отраженного от двух светоделителей соответственно, и индикатора, вход которого связан с выходами двух фотоприемников, отражающий блок выполнен в виде последователь15 но установленных по ходу излучения фазовой пластины, положительной линзы и установленного в его фокальной плоскости плоского зеркала, а устройство снабжено угломерным-лимбом, скрепленным с

20 двулучепреломляющим измерителем.

3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что фазовая пластина выполнена из одноосного негистронног0 кристалла, а поляриэационный светоделитель ориенти25 рован так, что его главная плоскость составляет угол 45 к плоскости наклона зеркала отражающего блока.

4. Устройство по и. 2. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что фазовая пластина выполнена из

30 гиротронного кристалла.