Устройство для определения угла наклона

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<и> 994915 (61) Дополнительное к авт. саид-ву N 649951 (51)М. Кл. (22)Заявлено 15.09.81 (2l) 3338033/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

С 01 С 9/32

Гееуаарстнаааб кеннпт

СССР ю аанви «зебретеннй н еткрытнЯ

Опубликовано 07.02.83. Бюллетень № 5 (53) УД К 528. 541 (088. 8) Дата опубликованмя опмсання 10.02.83 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА

НАКЛОНА

Изобретение относится к устройствам для определения угла наклона..

По основному авт. св. к 649951 устройство для определения угла на5

Клона содержит источник света, поляризатор, систему поворота плоскости поляризации линейно поляризованного луча, выполненную в виде оптически .прозрачного резервуара, который час- щ тично заполнен жидкостью, обладающей способностью естественного вращения плоскости поляризации, а также анализатор и фотоприемный блок 1 ).

Известные поляризационные устройства обладают высокой. точностью измерения углов наклона, но для ее реализации требуется применение высокочувствительных и стабильных во времени фотоприемников и электронныхусилителей или же использование жидкостей с большим коэффициентом поворота плоскости поляризации.

Цель изоЬретения - повышение чувствительности устройства без усложнения фотоприемного блока.

Поставленная цель достигается благодаря реализации принципа оптического усиления путем целесообразного изменения схемы прохождения линейно поляризованного луча, а именно в результате размещения между поляризатором.и анализатором минимум одной четвертьволновой фазовой пластинки, ось экстремальной скорости которой параллельна оси наибольшего пропускания поляризатора, и расположенного за ней отражательного узла, возвращающего луч через пластинку и оптически прозрачный резервуар на анализатор.

Кроме того, в устройстве предусматривается четное число пар "четвертьволновая фазовая пластинкаретроотражающий узел", при этом последовательные пары расположены

994

915

1.5

3 с противоположных сторон резервуара при сохранении размещения поляризатора и анализатора с различных сторон резервуара.

На чертеже показан один из каналов предлагаемого устройства (построение второго канала для выбранной рабочей плоскости, в которой измеряется угол наклона, или остальных каналов для других рабочих плоскостей одинаково).

Параллельный пучок света от источника света, сформированный с помощью коллиматора (источник света и коллиматор не показаны) направляется на поляризатор 1, а затем проходит через резервуар 2, частично заполненный жидкостью 3, обладающей способностью поворачивать плоскость поляризации линейно поляризованного света в зависимости от толщины слоя жидкости, а тем самым и от угла наклона резервуара. За противоположным основанием резервуара 2 установлена первая четвертьволновая фазовая пластинка 4 и ретроотражающий узел, состоящий из фокусирующей линзы 5 и зеркала 6. Такой узел может быть выполнен также с помощью призмы, обеспечивающий параллельно смещение отраженного луча.

После прохождения четвертьволновой пластинки 4, линзы и зеркала

6 световой пучок поворачивается на угол 180 и снова направляется через

Ю резервуар 2 с жидкостью 3. Пройдя все пары, образованные пластинкой 4 и отражающим узлом 5, 6 и выйдя из резервуара 2, световой пучок проходит модулятор 7, анализатор 8, и попадает в фотоприемник, подключенный к входам блока (не показаны) измерения.

Жидкости, обладающие естественным вращением плоскости поляризации линейно поляризованного света„ при прохождении через них света в прямом и обратном направлениях поворачивают ,плоскость поляризации на один и тЮт же угол, но с разными знаками, В результате, прошедший дважды (туда и обратно) через такую жидкость линейно поляризованный пучок света не изменяет знака угла поворота плоскости поляризации.

Четвертьволновая фазовая пластинка эквивалентна полуволновой фаэо" вой пластинке при прохождении через нее линейно поляризованного света и прямом и отраженном на 180 направлениях. Если линейно поляризованный пучок света проходит полуволновую фазовую пластинку под каким-либо углом между осью наиболь- шей (наименьшей) скорости полуволновой фазовой пластинки и плоскостью поляризации, то вышедший из полуволновой фазовой пластинки световой пучок имеет тот же угол между указанными осью и плоскостью, но с обратным знаком, т.е. полуволновая фазо1. вая пластинка совершает операцию зеркального обращения угла относительно ее оси наибольшей (наименьшей) скорости.

Так как после каждого очередного прохождения линейно поляризованным лучом света слоя 3 жидкости угол поворОта плоскости поляризации накапливается, то для суммарного угла поворота плоскости поляризации справедлива зависимость

3 где и - количество йрохождения лучом свет.а слоя жидкости;

Ч вЂ” угол поворота плоскости поляризации света при его однократном прохождении слоя жидкости.

В целом работа предлагаемого устройства аналогична рабо е известного устройства и заключается в том, что оптические каналы формируют линейно поляризованные пучки света, слои 3 жидкости резервуара 2 поворачивают плоскость поляризации световых пучков на определенные углы, В результате на выходе фотоприемников вырабатываются электрические сигналы, параметры которых несут измеряемую информацию. Если, например, в качестве модуляторов использованы вращатели плоскости поляризации линейно поляризованного луча, то фазовый угол между электрическими сигналами фотоприемников прямо пропорционален углу наклона, устройства.

Блок измерения в этом случае должен работать как фазометр, Введение четвертьвопновых фазовых пластинок с отражателями увеличивает чувствительность, а следовательно, и точность измерения устройства, Чувствительность устройства может быть увеличена в 5 раз, если, например, в каждом оптическом канале введено по четыре пары "четверть5 9949 волновая фазовая пластинка - отражающий узел".

Формула изобретения

1. Устройство для определения угла наклона по авт. св. М 649951, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности без о усложнения Фотоприемного блока, в ходе лучей между поляризатором и анализатором установлены минимум одна четвертьволновая фазовая пластинка, ось экстремальной скорости которой 1s параллельна оси наибольшего пропуска- . ния поляризатора, и расположенный за ней отражательный узел, возвра15 6 щающий луч через пластинку и оптически прозрачный резервуар йа анализатор.

2. Устройство по и ° 1, о т л ич а ю щ е е с R тем, что оно содержит четное число пар "червертьвол" новая фазовая пластинка-ретроотражательный узел", при этом последовательные пары расположены с противоположных сторон резервуара при сохранении размещения поляризатора и анализатора с различных сторон резервуара.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 649951, кл. 6 01 С 9/32, 1979.

Составитель Ю. Ферштман

Редактор Н. П шненкова Техреду М. Надь Корректор М лароши

Заказ 625/25 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130)5 Москва Ж-3 Раушская наб., д. 4/g

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4