Устройство для измерения угла скручивания

 

Применение: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угла скручивания. Сущность: при работе устройства в процессе измерений изменяется ориентация плоскости поляризации плоскополяризованного света, вышедшего из линейного поляризатора со щупами. Поляризатор отделен от излучателя и регистратора из соображений удобства реализации устройства. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угла скручивания протяженных изделий: профилей, настилов, станин и т.п.

Известно устройство для измерения угла скручивания, содержащее источник поляризованного излучения, оптический блок и регистратор (1). Недостатком устройства является невысокая точность измерения, обусловленная сложностью юстировки сложной оптической системы.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения угла скручивания, содержащее излучатель коллимированного света и оптически связанные линейный поляризатор и регистратор (2). Как регистрирующая, так и осветительная части устройства содержат по нескольку оптических элементов, взаимное расположение которых в процессе измерений не должно изменяться (1).

Основным недостатком известного измерителя угла скручивания является ограниченная область применения ситуациями, когда в процессе измерения имеет место лишь скручивание, т.к. дополнительные взаимные смещения осветительного блока относительно регистрирующего требуют прецизионных подвижек для восстановления их соосности. Кроме того, база между сечениями, взаимное скручивание которых измеряется, задается расстоянием между осветителем и регистратором, варьирование которого требует перемещения и юстировки сложных оптических схем осветителя либо регистратора, т.к. один из них играет роль чувствительного элемента.

Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение трудоемкости измерений и расширение сферы применения.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 линейный поляризатор; на фиг. 3 схема, поясняющая работу устройства.

Устройство содержит излучатель 1 коллимированного света с четвертьволновой пластинкой 2, выполненный с естественной или круговой поляризацией, и оптически связанные линейные поляризатор 3, который установлен с возможностью поворота относительно собственной оптической оси и снабжен механическим щупом 4 (фиг. 2), вставленным в обойму подшипника вращения, и регистратор 5, выполненный с возможностью определения положений плоскости поляризации.

Устройство работает следующим образом. Допустим, что необходимо измерить угол скручивания между сечениями АА и ВВ и возможность поворота поляризатора 3 относительно подставки исключена. Для этого пучок юстируется на регистратор 5, а поляризатор 3 на подставке устанавливается в сечение АА (фиг. 1) на изделие 6. С помощью регистратора 5 измеряется направление плоскости поляризации вышедшего из поляризатора 3 света. Пусть это будет угол ϕ₁, который соответствует углу Ψ₁ между измеряемой поверхностью 6 и базовой плоскостью ОО (фиг. 3). Затем поляризатор 3 устанавливается в сечение ББ и опять с помощью регистратора 5 определяется угол ϕ₃ и, следовательно, соответствующий ему угол Ψ₃. Тогда искомый угол скручивания между сечениями АА и ВВ будет задаваться выражением: Ψ_AB=Ψ₁-Ψ₃=ϕ₁-ϕ₃ (1) Жесткая связь поляризатора 3 с подставкой перемещения из одного сечения в другое может приводить к смещению оптической оси поляризатора относительно оси пучка. В этом случае точность измерения угла скручивания будет определяться пространственной неоднородностью поляризатора 3, которая для дихроичных поляроидов достигает 0,1^o. Чтобы неоднородностью свойств поляризатора 3 можно было пренебречь, необходимо возвращать его оптическую ось на ось пучка. Если эту процедуру осуществлять с помощью механических подвижек, то в свою очередь требования о невнесении собственного скручивания следует отнести к ним. Указанное противоречие разрешается связью поляризатора 3 с подставкой через подшипник вращения (фиг. 2). В данном случае подставка 6 может иметь необходимое число степеней свободы за счет механических подвижек для возвращения оси поляризатора на ось пучка.

При измерении угла скручивания способный поворачиваться вокруг собственной оптической оси поляризатор со щупами, изображенный на фиг. 2, устанавливается в сечении АА и ВВ аналогично. Отличие процедуры измерения от вышеописанной состоит в том, что как в сечении АА, так и в сечении ВВ, касаются измеряемого изделия 8 сначала правым щупом, а затем левым и получают с помощью регистратора 7 два отсчета для сечения АА и для сечения ВВ, соответственно, которые связаны с углами ϕ₁ и ϕ₃ простыми соотношениями: а

Формула изобретения

Устройство для измерения угла скручивания, содержащее излучатель коллимированного света и оптически связанные линейный поляризатор и регистратор, отличающееся тем, что излучатель выполнен с естественной или круговой поляризацией, поляризатор установлен с возможностью поворота относительно собственной оптической оси и снабжен механическим щупом, а регистратор выполнен с возможностью определения положений плоскости поляризации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3