Устройство для измерения углов

Устройство для измерения углов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение диапазона измерений и повышение точности за счет увеличения поля зрения и при16 менения опорных точек отсчета. В модуляторе 6 устройства имеется соленоид Ю и прямоугольная пластина 11 ортоферрита, по краям которой закреплены разноименные полоски 12,13 постоянных магнитов. R силу своих физических свойств при подаче напряжения пластина 11 ортоферрита позволяет как бы возникнуть ситуации, сходной с действием подвижной шторки, а применение оптически связанных полупрозрачного 14 и отражающего 15 зеркал позволяет создать на краях пластины 1 1 ортоферрита две опорные световые метки. 4 ил. / V/ 2- Гг # 1 3 СП о СП го 00 to to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (И2

А1 (51) 5 G 01 В 21/33

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4691700/28 (22) 11.04.89 (46) 30.05.91. Бюл. Р 20 (75) А.Г.Черемухин, Г.С.Черемухин и Д.Г.Черемухин (53) 531.717(088.8) (56) Оптико-механическая промышленность, . 1973, Р 7, с. 4 1-45. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ И311ВРЕНИЯ УГЛОВ (57) Изобретение относится к контрольно-.измерительной технике. Целью изобретения является расширение диапазона измерений и повышение точности за счет увеличения поля зрения и при7Р 14 - - - 1--

)b

ГОСУДАРСТВЕННЬ!Й НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fl+IT СССР

2 менения опорных точек отсчета. В модуляторе б устройства имеется соленоид 10 и прямоугольная пластина !t opvcxbeppeva, по краям которой закреплены разноименные полоски 12, 13 постоянных магнитов. В силу своих физических свойств при подаче напряжения пластина 11 ортоАеррита позволяет как бы возникнуть ситуации, сходной с действием подвижной шторки, а применение оптически связанных полупрозрачного 14 и отражающего 15 зеркал позволяет создать на краях пластины 11 ортоАеррита две опорные световые метки. 4 ил.

1652822

Изобретение относится к контрольI но-измерительной технике, в частнос- 1 ти к оптико-электронной, и может быть использовано для измерения уг" ловых отклонений от направления на источник света.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений и повышение тфчности за счет увеличения поля зре- 1ð ноя и применения опорных тачек отс ета.

На фиг. I показана структура устрфйства для измерения углов; на фиг. 2 — пластина ортоферрита с магнитами; на фиг. 3 — сигнал с фотоприемника; на фиг. 4 — диаграмма сигналов на всех элементах схемы.

Устройство содержит диафрагму 1 с круглым отверстием 2. Диафрагма 1 20 расположена в фокальной плоскости прожекторного объектива 3. Отверст е 2 и первый объектив 3 соосны.

За объективом установлены последовательно оптический фильтр 4, поляриза- 25 тар 5, магнитооптический модулятор б света, анализатор 7, второй объектив 8, в фокальной плоскости которого расположен фотоприемник 9. Поляризатор 5 и анализатор 7 скрещены.

Огверстия 2, объективы 3,8 и фотоп иемник 9 соосны. Магнитооптическйй модулятор 6 света состоит из соленоида 10, прямоугольной пластины 11 ортоферрита. По краям пластины

11 закреплены полоски 12,13 постоянних магнитов с противоположно развернутыми полюсами. Между объективом 3 и фильтром 4 по краям объектИва 3 установлены полупрозрачное

1 и .отражающее 15 зеркала, которые

1 одтически связаны с установленным со стороны полупрозрачного зеркала 14 источником 16 света, например светодиодом. Выход генератора 17

45 пилообразного напряжения подключен к соленоиду 10 и дифференцирующему усилителю 18. Фотоприемник 9 подключен к дифференцирующему усилителю 19.

Ныходные сигналы устройства снимаются с выходов 20, 21 дифференцирующих усилителей.

Устройство работает следующим образом.

Если по краям пластинки 11 ортоферрита прикрепить полоски противоположно развернутых по полярности постоянных магнитов 12,13, то в арто феррите образуются две доменные области. Полоски магнитов могут быть подобраны по величине создаваемой ими напряженности магнитного поля такими, что в месте пересечения с ортоферритом линейно изменяющегося вдоль поверхности ортоферрита магнитного поля образуется прямолинейная граница между двумя доменами с противоположно направленными магнитными моментами. С помощью управляющего магнитного поля соленоида 10 можно смещать доменную границу параллельно самой себе в перпендикулярном к ней направлении. Скорость сканирования может быть сделана постоянной или переменной в зависимости от закона управляющего тока в соленоиде 10.

В данном устройстве скорость постоянна. Быстродействие ортоферритов весь- ма значительно. Ширина доменной границы менее 0,3 мкм. Тонкие пластины ортоферритов прозрачны в видимой и инфракрасной области спектра. Магнитооптические свойства ортоферритов сохраняются в слаборасходящемся пучке светя при малых углах падения света (менее 4 ). Удельное фарадеевское вращение уменьшается по мере продвижения в инфракрасную область.

Поэтому для повышения кратности модуляции поляризованный свет целесообразно спектрально ограничивать.

Угломерное однокоординатное измерение производится следующим образом. Слаборасходящийся пучок 22 света после прохождения отверстия 2 и преломления прожекторным объективом 3 пересекает пластину 11 ортоферрита в виде пучка 23 малого сечения, например, в месте 24 и через объектив 8 поступает на фотоприемник 9. Пусть в исходном состоянии управляющий ток в соленоиде 10 мал, и доменная граница 25 находится в крайнем левом положении, а захватившие ортоферрит домены прозрачны для поляризованного пучка после объектива 3 и поляризатора. Доменная область 26 прозрачна для поляризованного света, а область 27 — непрозрачна.

Опорные пучки 28 и 29 света, получив кеся из пучка 30 света от источника 16 света, также поляризованные, поскольку они пересекают поляриза- . тор 5. Пластину 11 ортоферрита пучки

28,29 пересекают соответственно в местах 31 и 32. Перемещающаяся граница 25 захватывает и места 3 1 и 32.

1652822

Когда доменная граница 25 находится левее пучка 28 (места 31), на Аотоприемник 9 поступают Все три пучка

28, 23, 29 и выходной сигнал с Аото5 приемника 9 имеет максимальное значение И . Продвижение под действием управляющего поля соленоида междоменной границы 25 вправо последовательно отсекает пучки 28,23,29 (в мес-10 тах 31,24,32), а уровень сигнала с фотоприемника 9 становится равным соответственно И,, И, И+. Расстояние между осями пучков 28, 29 равно Хд.

Оно неизменно. Поэтому сигнальный интервал времени, соответствующий этому расстоянию Х, служит опорным, учитывающим изменения оптических и магнитооптических свойств оптического тракта, а также характеристик электроники, неизбежных в широком интервале внешних воздействий.

На Аиг. 4а показано управляющее пилообразное напряжение от генератора 17 на соленоиде 10. В моменты вре- 25 мени t, и t < доменная граница 25 находится, соответственно, в крайних левом и правом положениях. На Аиг.46 показаны выходные импульсы на клемме 21 после дифференцирующего усили- 30 теля 18. На фиг. 4в показано изменение выходного сигнала И Аотоприемника 9 в процессе сканирования доменной границы 25. На Аиг. 4г показаны выходпые импульси на клемме 20 после дифференцирующего усилителя 19.

Пусть Аокусное расстояние объектива 3 равно f. Тогда измеряемый угол (равен

g =arete(x/f), 40 хф Т -Т" где х=(-- — — ---,.х ) .

2 Т -Тй 0

Типичные размеры пластины 11 ортоАеррита 15xt5xр, 1 мм, а магнитов 12 13 — 15х2х0,5 мм. Управляющее 45 магнитное поле соленоида 10 — до десятков эрстед. Частота модулирующих сканов — до 30 кГц и более. В. качестве Аотоприемника можно использовать кремниевый Аотодиод. Пучки света 28,23,29 имеют диаметр 4 1мм.

Спектральный Аильтр 4 может быть составным, например из стекол КС-10 и СЗС-23.

Поскольку частота модулирующих ска- 5

НоВ высокая, высокая угломерная точность сохраняется даже при большпх углових скороСтях вращения плат-, Аорми, на которой может бить установлено устройство.

Иожет битb обеспечена любая Аорма поля зрения с помощью второй. диафрагмы с отверстием нужной Аормы, установленной в произвольном месте между объективами 3,8.

Из 15 мм длины ортоАеррита расходуется: на два .магнита 2х2 мм=4 мм; на пучки света 28,29 — 3 мм. Следовательно, для перемещения пучка 23 света остается 8 мм. При Аокусном расстоянии объектива ЗГ=4 мм получается достаточно большое поле зрения 45 о

При обратном ходе доменной границы — справа налево, в моменты времени t tg>... — три импульса, возникающие при пересечении пучков 29,23, 28 (на клемме 20), практически сливаются в один, так как Аронт обрыва пилообразного напряжения вертикальный, Формула изобретения

Устройство для измерения углов, содержащее последовательно установленные диаАрагму с отверстием, объектив, установленные соосно в Аокальной плоскости первого объектива, оптический Аильтр, поляризатор, магнитооптический модулятор света, состоящий из сердечника и соленоида, анализатор, второй объектив и Аотоприемнпк, первый дифференцирующий усилитель, генератор пилообразного напряжения, подключенный к соленоиду и к вход т первого дифференцирующего усилителя, и второй диААеренцирующий усилитель, вход которого соединен с Аотоприемником, о т л и ч а ю— щ e e с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений и повышения точности, оно снабжено источником света, полупрозрачным и отражающим зеркалами, оптически соединенными с ним, сердечник модулятора выполнен в виде пластины ортоферрита с закрепленными на ее краях постоянными магнитамн, зеркала установлены между первым объективом и оптическим Аильтром над краями пластины ортоферрита, сопряженными с соответствующими магнитами, и под углом i5 к плоскости пластины ортоферрнта.

1652822

И4

I т

I 7D

Фиг. 3

Составитель Е.Глазкова

Техред M.Äèäûê Корректор А.Обручар

Редактор Т.Лазоренко

За каз 1766 Тираж 387 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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