Оптико-электронный преобразователь угла поворота в электрический сигнал

 

Изобретение предназначено для индикации углов поворота контролируемого объекта относительно базового. Целью изобретения является повышение точности путем устранения зависимости выходного сигнала от неточностей положения плоскости поляризации в поляризаторе и анализаторе, а также от искажений, вносимых модулятором и светоделителем. Световой поток от излучателя 1, пройдя объектив 2 и поляризатор 3, поляризуется в направлении плоскости поляризации поляризатора 3. Пластина 4 преобразует линейно поляризованное излучение в циркуполяризованное. После модулятора 5 фазы излучение содержит две составляющие с взаимно ортогональными направлениями плоскостей поляризации . На выходе фазосдвигателя 8 образуется смесь волн с разным состоянием поляризации. Так как колебания электромагнитных волн перпендикулярны направлению распространения света, то после отражения от отражателя 14 плоскости поляризации световых волн повернутся на двойное значение. .При повороте отражателя 14 и объекта 15 на угол +с6 плоскости поляризации двух частей излучения повернутся на угЬл, в два раза больший,, и на выходе фотоприемника 1I будет возникать электрический сигнал, по которому судят об угле поворота. 1 ил. (Л Г5 74 / ,йб 00 о со эо эо Л ЛУ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (Я) 4 С 01 В 11/26

gag lP w ç

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3921051/24 — 28 (22) 19.04.85 (46) 15.04. 87. Бюл. Р 14 (72) H.M.Ïàñüêo (53) 681. 325(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1013999, кл. G 08 С 9/Об, 1981. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

СИГНАЛ (57) Изобретение предназначено для индикации углов поворота контролируемого объекта относительно базового.

Целью изобретения является повышение точности путем устранения зависимости выходного сигнала от неточностей положения плоскости поляризации в поляризаторе и анализаторе, а также от искажений, вносимых модулятором и светоделителем. Световой поток от излучателя 1, пройдя объектив 2 и лов ляризатор 3, поляризуется в направ— ленни плоскости поляризации поляризатора 3. Пластина 4 преобразует линейно поляризованное излучение в циркулярно поляризованное. После модулятора 5 фазы излучение содержит две составляющие с взаимно ортогональными направлениями плоскостей поляризации. На выходе фазосдвигателя 8 образуется смесь волн с разным состоянием поляризации. Так как колебания электромагнитных волн перпендикулярны направлению распространения света, то после отражения от отражателя !4 плоскости поляризации световых волн повернутся на двойное значение..При повороте отражателя 14 и объекта 15 на угол + g, плоскости поляризации двух частей излучения повернутся на угЬл, в два раза больший,.и на выходе фотоприемника 11 будет возникать электрический сигнал, по которому судят об угле поворота. 1 ил.

1303818

Изобретение предназначено дпя индикации углов поворота контролируемого объекта относительно базового.

Целью изобретения является повышение точности путем устранения зависимости выходного сигнала от неточностей положения плоскости поляризации в поляризаторе и анализаторе, а также от искажений, вносимых модулятором и светоделителем. 10

На чертеже представлена схема предложенного преобразователя.

Оптико-электронный преобразователь содержит излучатель 1 и последователь. но расположенные объектив 2, поляризатор 3, четвертьволновый элемент 4, модулятор 5 фазы, размешенный так, что одна его грань параллельна оптической оси преобразователя, жестко закрепленный на грани модулятора 5 20 пьезогенератор 6, светоделитель 7, фазосдвигатель 8, анализатор 9, объектив 10, фотоприемник 11, усилитель 12, фазовый детектор 13, в одном потоке излучения от светоделителя 7

25 последовательно установлены фазосдвигатель 8 и отражатель 14, предназначенный для скрепления с объектом 15, выполненный двугранным и ориентированный таким образом, что ребро отрао жателя 14 составляет угол 22,5 к OIIтической оси фазосдвигателя 8, в другом потоке от светоделителя 7 последовательно установлены анализатор 9, объектив 10, фотоприемник 11 и усили- 35 тель 12, а выход фотоприемника 11 через усилитель 12 соединен с фазовым детектором 13.

Преобразователь работает следующим 0 образом.

Световой поток от излучателя 1, пройдя объектив 2 и поляризатор 3, поляризуется в направлении плоскости поляризации поляризатора 3. Четверть-45 волновая пластина 4 преобразует линейно поляризованное излучение в циркулярно поляризованное. После модулятора 5 фазы излучение содержит две составляющие с взаимно ортогональными направлениями плоскостей поляризации (вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней). Фаза светового излучения одной из составляющих изменяется отношению K другой с частотой изме 55 нения фазы модулятора 5. В связи с тем, что излучение является смесью электромагнитных волн с разной. длиной, на выходе фаэосдвигателя 8 образуется смесь волн с разным состоянием поляризации, разными знаками и фаза— ми. Прй суммировании этих волн образуется излучение, состоящее из двух частей с равными амплитудами со строго взаимно перпендикулярными направлениями плоскостей поляризации (вдоль оптической оси фазосдвигателя и пер— пендикулярно к ней), Фазы световых волн этих составляющих непрерывно изменяются друг относительно друга (с частотой звуковых колебаний) .

Так как колебания электромагнитных волн перпендикулярны направлению распространения света, то после отражения от отражателя 14 плоскости поляризации световых волн повернутся на двойное значение угла между плоскостью поляризации падающего и отраженного пучка лучей. Таким образом, при расположении ребра отражателя ,.o ,под углом 22, > к оптической оси фазосдвигателя 8 плоcKOсти поляризации двух частей излучения повернутся о на 45, т. е. оптическая ось фазосдвигатепя 8 и плоскость поляризации буо дут расположены под углом 45 к плоскости поляризации отраженного светоI ного, потока. Если ребро отражателя

14 расположено строго под углом 22,5 к оптической оси фазосдвигателя 8, то анализатор 9 пропускает проекции двух частей излучения, одинаковых по амплитуде. Суммарный световой поток не модулируется и на выходе фотоприемника 11 переменный сигнал от— сутствует, При повороте отражателя

14 и объекта 15 на угол + eC, плоскости поляризации двух частей излучения повернутся на угол, в два раза больший.

Таким образом, на выходе фотоприемника 11 возникает электрический сигнал поворота, амплитуда которого пропорциональна двойной величине угла поворота, а фаза определяется знаком угла. При изменении знака угла фаза о сигнала меняется на 180 по отношению к фазе сигнала, поступающего с пьезогенератора 6. Сигнал поворота поступает на один из входов фазового детектора 13.

Формул а изобретения

Оптико-электронный преобразователь угла поворота в электрический сигнал, содержащий излучатель и последователь. но расположенные объектив, поляриза13038

Составитель Н.Захаренко

Техред Н.Глущенко Корректор М.Самборская

Редактор М.Келемеш

Заказ 129 S/39 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тор, четвер тьволновый элемент, модулятор фазы, размещенный так, что одна

его грань параллельна оптической оси преобразователя, жестко закрепленный на грани модулятора пьезогенератор, фазосдвигатель и анализатор, объектив, фотоприемник, усилитель и амплитудно-фазовый детектор, выход фотоприемника электрически соединен через усилитель с фазовым детектором, fo отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен предназначенным для скрепЛения с

18 Д объектом отражателем, выполненным двухгранным и ориентированным таким образом, что ребро отражателя составо ляет угол 22,5 к оптической оси фазосдвигателя, и светоделителем, установленным между модулятором и отражателем, в одном потоке излучения от светоделителя последовательно установлены фаэосдвигатель и отражатель, а в другом — последовательно ус тановленные анализатор, объектив, фотоприемник и усилитель.