Фотоэлектрический преобразователь углового перемещения в фазоимпульсный код

Фотоэлектрический преобразователь углового перемещения в фазоимпульсный код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

сокзэ сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)s Н 03 M 1/22, 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОГРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4686115/24 (22) 19,05,89 (46) 30.10.91. Бюл. М 40 (71) Могилевское отделение Института физики АН БССР (72) В.И.Сивуха, А,В.Томов, И.Г.Войтенко и В,П.Редько (53) 681.325 (088.8) (56) Домрачев В.Г., Матвеевский В.P., Смирнов Ю,С. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений. Справочное пособие. — М„Энергоатомиэдат, 1987, с.

26-34.

Авторское свидетельство СССР

М 641484, кл. Н 03 М 1/22, 1977. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В

ФАЗОИМПУЛЬСНЫЙ КОД (57) Изобретение относится к измерительной технике и.может быть использовано для

ÄÄ SUÄÄ 1688409 А1 цифрового измерения угловых перемещений, Цель изобретения — повышение помехоустойчивости преобразователя путем отделения его преобразующей части от обьекта измерения. Это достигается тем. что в преобразователь, содержащий источник 1 излучения, зеркало 2, фотоприемники 12, введено эллиптическое зеркало 4, оптический блок 5 аналого-цифрового преобразования, содержащий приэменное устройство ввода излучения, планарные волноводы. диэлектрическую подложку и оптические волокна и блок 3 компараторов, Преобразователь нечувствителен к электромагнитным помехам, так как с помощью эллиптического зеркала 4 и оптических волокон можно удалить фотоэлектрическую и электронную часть иэ области измерений в надежно защищенное от электромагнитных помех место, 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

1688409 что

Изобретение относится к измерительнои технике и может быть использовано для цифрового измерения угловых перемещений в системах автоматического управления.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости преобразователя путем отделения его преобразующей части от объекта измерения.

На фиг.1 изображена схема преобразователя; на фиг 2 — структурная схема блока аналого-цифрового преобразователя, Преобразователь содержит источник 1 излучения, выполненный в виде лазера, зеркало 2, блок 3 компараторов, эллиптическое зеркало 4. оптический блок 5 аналого-цифрового преобразования, содержащий приэменное устройство 6 ввода излучения, планарные волноводы 7 — 9, диэлектрическую подложку 10 и оптические волокна 11, фотоприемники 12, Зеркало 2 установлено на оси вращения объекта 13 в фокусе эллиптического зеркала 4.

Преобразователь работает следующим образом.

Световой пучок, испускаемый лазером

1, отражается от зеркала 2, закрепленного на оси объекта 13, угловое перемещение которого измеряется. Ось вращения обьекта 13 находится в фокусе эллиптического зеркала 4, Эллиптическое зеркало 4 обладает тем свойством, что все лучи, исходящие из одного его фокуса, собираются в другом.

Во втором фокусе зеркала 4 размещена входная плоскость призменного устройства

6 ввода излучения оптического блока 5 аналого-цифрового преобразования. Повороту зеркала 2 соответствует изменение угла возбуждения волноводов 7-9 в блоке 5, что приводит к появлению на выходе блока 5 числа, величина и знак которого соответствует величине и направлению поворота объекта 13 от некоторого начального положения.

Эффективные показатели преломления пффф. мод планарных волноводов 7 — 9, имеющих параболическое распределение показателя преломления описываются выражением

n ôôl = пг — (4j + 3), j = 0,12

0f

k хр где пг — значение показателя преломления на поверхности волновода 7-9;

k — волновое число в вакууме;

j — номер моды; хо — параметр параболы, Если разности между эффективными показателями преломления соседних мод много меньше самих эффективных покаэа5

55 телей преломления, то эти разности можно считать одинаковыми для всех мод J и Ji1. В призменном устройстве 6 ввода эффективный показатель преломления и угол возбуждения связаны следующим образом

pl = дгс$10 (np sin (y — arcsln — — )) пр где pl — угол возбуждения J-й моды; пр — показатель преломления призмы;

) - угол основания призмы. подобрав у = BlcsiA (— ) и по< пэ<ьф лагая по-прежнему, Л П = П,фф) + > — пффф) « пффф),Ч J получим

АР Pl +1 Pl — < п,фф )

Таким образом, разности углов возбуждения одинаковы для любых двух соседних мод J и J+1, Число, соответствующее изменению угла возбуждения, формируется в оптическом блоке 5 аналого-цифрового преобразования следующим образом.

Изменение угла возбуждения со временем приводит к поочередному возбуждению волноводных мод в каждом волноводе 7-9.

Т.е, на выходных торцах волноводов 7 — 9 получают серии световых вспышек, количество которых пропорционально изменению угла возбуждения. Если угол возбуждения меняется в сторону возрастания. то сразу за вспышкой в волноводе 7 следует вспышка в волноводе 8. Если угол возбуждения меняется в сторону убывания, то эа вспышкой в волноводе 7 следует вспышка в волноводе

9. К выходам компараторов блока 3 может быть подключен реверсивный счетчик, который увеличивает (уменьшает) свое содержимое на единицу, если сразу вслед за электрическим импульсом, соответствующим вспышке в волноводе 7, приходит импульс, соответствующий вспышке в волноводе 8 (волноводе 9). Таким образом, на выходе реверсивного счетчика формируется число. соответствующее углу поворота обьекта.

Точность преобразователя равна расстоянию между соседними модами по углу возбуждения Ар. Динамический диапазон характеризуется величиной N Ap, где N— количество мод в каждом волноводе 7-9.

Формула изобретения

1. Фотоэлектрический преобразователь углового перемещения в фаэоимпульсный код, содержащий источник излучения, оптически связанный с зеркалом, и фотоприемники,отличаю щи йс ятем,что, с целью повышения помехоустойчивости преобра1688409 зователя, в него введены оптический блок аналого-цифрового преобразования, блок компараторов и эллиптическое зеркало, в одном из фокусов которого расположено зеркало, закрепленное на оси вращения 5 объекта, а в другом фокусе — входная плоскость оптического блока аналого-цифрового преобразования, выходы которого оптически соединены с фотоприемниками, выходы которых соединены с входами одно- 10 именных компараторов блока, причем источник излучения выполнен в виде лазера, 2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что оптический блок аналогоцифрового преобразования выполнен в ви- 15 де призмен ного устройства ввода излучения, расположенного на диэлектрической подложке, плоскость которой параллельна оси вращения объекта, в диэлектрической подложке размещены три 20 параллельных планарных волноводэ, sonноводные моды которых имеют углы возбуждения, связанные соотношениями

@+i,1 Pi =AP; V!1;

pz =pi +акр;

pa =p -asap:

0 <а<0,5 где p1 — угол возбуждения i-й моды j-го волновода, против выходов планарных волноводов размещены входные торцы оптических волокон, одна иэ поверхностей призменного устройства ввода излучения и выходные торцы оптических волоксч являются соответственно входной плоскостью и выходами оптического блока аналого-цифрового преобразования.

@02. 2

Составитель Е. Бударина

Редактор М. Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор М. Пожо

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

Заказ 3717 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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