Устройство для измерения углов скручивания

 

Союз Соеетсыик

Социалистииесеи

Республиы

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1i) 5 69849 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено26.04.76 {21) 2356510/10 (51) М. Кл. 01 С l/00 (. 01 В 11/26 с присоединением заявки №Гасударственный квинтет

Сваата Мкннстрав СССР кв делам нзаарвтвнкк н вткрытнй (23) Приоритет(43) Опубликовано25.08.77.Бюллетень № 31 (45) Дата опубликования описания 20.09.77 (53) УДК 528.52

{ 088.8) В. И. Маслевский, В. С. Усов, В. Г, Пешехонов, А, В, Зацаринный, С, П. Терехов, А. С. Ростопшин, М. Д. Кращин, Л М;Пййфцлова, В, Б. Гончуков и Ю. И, Стрельчук .( (72) Авторы изобретения

Московский институт инженеров геодезии аэрофотосъемки и картографии (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ СКРУЧИВАНИЯ

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, р частности к геодезическим приборам для измерения углов скручивания.

Известны поляризационные устройства для измерения углов скручивания, состоящие иэ передатчика и приемника, установленных на базовом основании и измеряемом объекте (13. Необходимость подвода электроэнергии как к приемнику, так и к передатчику ограничивает дальность измерения, анатрудно доступных и малоразмерных объектах вооб. ше не позволяет применять данные устройст ва, 15 Укаэанные недостатки устранены в известных устройствах для измерения углов скручивания автоколлимационного типа, где на объект измерения устанавливают малогабаритный пассивный углоизмерительный дат чик (21. Поляриэационное устройство для измерения углов скручивания содержит приемопередатчик, состоящий иэ модулятора в .. передающем канапе, оптического делителя для пространственного разделения передающего и приемного каналов, анализатора, уо тановленного в приемном канале, углоиэмерительного датчика, расположенного соосно с приемопередатчиком i и укрепленного на объекте, состоящего из фазовой пластинки

:и отражательного телескопа, и электронного блока, включающего балансный мостик, ин формационный и опорный усилители и фазовый детектор.

Однако необходимость применения в моду, ляторе вращающегося поляризатора и крис талла кальцита для преобразования врашак . шейся плоскости поляризации в два совмещен- ных линейно поляризованных пучка, плоскости поляризации которых ортогональны, а интен» сивность каждого пучка изменяется по сину соидальному закону в противофазе, применение двух фотоприемников, а также опорного канала, состоящего из зеркала, поляризатора и фотоприемника, усложняет схему приемо пе редатчика, приводит к нестабильности рабо ты устройства, к амплитудно-фазовым погреш» нвстям, а следовательно, снижает точность измерения.

569849

Цель изобретения — повышение точности измерения и упрощение конструкции приемопередатчика.

Для этого в предлагаемом устройстве автоколлимационная оптическая система выполнена телескопической и снабжена установленным между окуляром и конденсором анализатором-модулятором, который через оптический делитель и объектив оптически соединен с углоизмерательным датчиком и подключен к выходу генератора электронного блока, соединенного с одним из входов фазового детектора, второй вход которого че рез узкополосный усилитель соединен с фотоприемником приемопередатчика.

На фиг. 1 изооражена си ма предлагаемого устройства; на фиг. 2 - угловые зави- симостн поворота вектора преимущественной поляризации от поворота главной плоскости фазовой четвертьволновой пластинки углои:- . мерительного датчика.

Устройство содержит .приемопередатчик

1 и углоизмерительный датчик 2, укреплен« ный на измеряемом объекте 3. Приемопере-. датчик содержит осветитель 4 (например, газовый ОКГ), телескопическую автоколлимационную систему, состоящую из расположенного за осветителем окуляра 5, оптического делителя 6, разделяющего поток излучения на передающий и приемный каналы, и 30 объектива 7. Приемный канал образован окуляром 8, расположенным перед анализатором-модулятором 9, анализирующим плоскость поляризации приходящего излучения, линзой 10, собирающей излучение на фотоприемник 11. Фотоприемник подключен через узкополосный усилитель 12 к сигналь ному входу фазового детектора 1 3. Опорный вход фазового детектора связан с одним из выходов генератора 14, подключенного дру- 40 гим выходом к анализатору-модулятору. На выходе фазового детектора включен индика тор 15. Углоизмерительный датчик, принимающий и передающий излучение приемопередатчика, содержит фазовую четвертьвол- 45 новую пластинку 16, главная ось которой расположена под углом Э = 45 к оси Х, о объектив 17 и отражательное зеркало 18, жестко закрепленные в общем корпусе.

Устройство работает следующим образом. 50

Осветитель 4 посылает пучок линейно о поляризованного света с азимутом 6 = 0 (т. е. вектор преимущественных колебаний

Е направлен вдоль оси 3 ). Пучок света коллимируется телескопической системой и, 55 пройдя расстояние L, падает на фазовую четвертьволновук пластинку 1 6. Пройдя объектив 17 и отразившись от зеркала 18, пучок вторично в обратном направлении проходит объектив и фазовую четвертьволновую 60

4 пластинку. Выходящий из датчика пучок буо дет линейно поляризован с азимутом Ц = 90, так как сумма двух четвертьволновых пластинок с одинаковым направлением главных осей работает как полуволновая фазовая пластинка. Пройдя расстояние L в обратном направлении пучок света преобразуется телескопической системой, отразившись при этом от делителя 6, и поступает на анализатормодулятор 9, плоскость наибольшего пропускания которого параллельна плоскости 3(07 (азимут 8 = О ), т. е. перпендикулярна к о плоскости колебаний приходящего линейно поляризованного пучка. Следовательно, ин.тенсивность поступающего на фотоприемник

11 света равна нулю. Если измеряемый объект 3 вместе с углоизмерительным датчиком 2 повернется на угол -+/5 (см. фиг. 2), то изменяется азимут приходящего на анализатор-модулятор линейно поляризованного пучка, а следовательно, и интенсивность поступающего на приемник света. Исходя из условия, что для фазовой полуволиовой плаотинки углы между главной осью пластинки и входящим и выходящим векторами равны, угол поворота азимут.l p определится следую щи м о бра зо м:

P =-/3+,Ра - U =+/Ü +45 -90 +/3+45 о ф=гр, 11лоскость наибольшего ироиускаиия анализатор-модулятор 9 колеблется ири подаче Аа него синусоидального напряжения с генератора 14 относительно положения с о азимутом 8 = О иа угол -о 2 . Таким образом, анализатор-модулятор модулирует по интенсивности линейно поляризованный световой поток, приходящий от углоизмерительного датчика, и с большой точностью анализирует его азимут относительно заданного нулевого положения (т. е. определяет

l угол р, а следовательно, и угол P ).

При этом, если угол поворота углоизмерительного датчика /Ь = 0, то с фотоприемо ника 11 снимается синусоидальный сигнал с частотой 2 с) . Если /5 Ф- О, то снимается сигнал с частотой и, фаза которого зависит от направления поворота углоизмерительного датчика, а амплитуда сигналаот величины угла p . Сигнал с фотоприемника подается на узкополосный усилитель 12, усиливающий и пропускающий колебания с частотой о1 на фазовый детектор 13. Опорный сигнал на фазовый детектор поступает с генератора 14. Таким образом, если /3 о

= О, то на фазовый детектор не поступает синусоидальный сигнал, опорный сигнал будет сбалансирован, и ток через индикатор

1 5 будет равен нулю. Если углоизмерител 9849

56 ный датчик поворачивается на угол +/3, то на фазовом детекторе появляется синусоидальный сигнал, а на индикаторе — значение тока, знак которого будет зависеть от направления поворота углоизмерительного даъ чика. Предварительно измеренная величина тока индикатора будет показывать величину поворота "„глоизмерительного датчика, а следовательно, угла поворота объекта.

Предлагаемое устрЬйство поосто по конструктивному исполнению и позволяет измерять углы скручивания со средней квадратической ошибкой + 3 эа счет двойного поворота и непрерывного анализа анализатором-модулятором приходящей на приемник плоскости линейно поляризованного пучка света, Формула изобретения

Устройство для измерения углов скручивания, содержащее приеме.-.ь;.едатчик. включающий в себя автоколлимационную оптическую систему, осветитель, оптический делитель и фотоприемник, расположенный на выходе оптической системы, углоизмерителыный датчик, установленный на объекте соос. но с приемопередатчиком, и подключенный к приемопередатчик электронный бпок, содержащий усилитель, фазовый детектор и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения конструкции, в нем автоколлимационная оптическая система выполнена

19 телескопической и снабжена установленным между окуляром и коцренсором анализа- . ropoM-модулятором, который через оптический делитель и объектив оптически соединен с углоизмерительным датчиком и подl6 «лючен к выходу генератора электронного блока, соединенного с одним из входов фазового детектора, второй вход которого через узкополосный усилитель соединен с фотоприемником приемопередатчика.

29

Источники информации, принятые во вни-, мание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 535421, кл. С 01 С 11/26, 1973.

2. Патент США ¹ 2.998.746, кл. 356152, 1961.

16 17

Составитель Б. 11остаон ил

Редактор Т. Иванова Текред H. Андрейчук Корректор C. Юдченко

Заказ 3278/31 Тираж 907 Подписное

0НИИПИ Государственного комитет» Сон .т» Министров СССР но делам изобретений и открлтий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи нлб„д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. 1нро< ктная, 4