CS255178B1 - Měřicí optický atenuátor - Google Patents

Abstract

Řešení jse týká oboru měřicích optických atenuátorů se zřetelem na mechanické uspořá­ dání ladicích prvků atenuátoru a řeší problém horizontální a vertikální nesouososti os optických členů (61a, 61b) a optických konektorů (31a, 31b), jakož i osového pohybu optických členů (61a, 61b) s mimořádnou přesnosti a dlouhodobou stabilitou. Podstata řešení spo­ čívá v tom, že pružné jádro (1) atenuátoru s horizontálně situovanou základní deskou (10) s řadou svislých žeber (la až lf), z nichž dvě vnitřní dvojice žeber jsou opatřeny ladicími šrouby (2al až 2dl a 2a2 až 2d2) je vý­ hodně vytvořeno z jednoho kusu materiálu, přičemž pružnost laditelných žeber (la až ld) je docílena dilatačními mezerami (14, 15) zavedenými do pružného jádra (1) atenuátoru ze dvou protilehlých stran, a prvním a druhým odlehčovacím otvorem (12 a 13) v každém žebru (la až ld). Pro zajištění změny útlumu procházejícího světelného paprsku je atenuátor opatřen dvěma ozubenými kotouči (32a, 32b) s optickými filtry, které jsou v záběru s protikoly (33a, 34) převodového mechanismu, přičemž ozubené kotouče (32a, 32b) jsou umístěny na nosné hřídeli (81) a protikola (33, 34) na ladicích hřídelích (82, 83). Řešení lze s výhodou použít i pro jiná optická zaří­ zení, u nichž je třeba nastavit osy jednotlivých optických prvků do společné osy.

Description

Vynález se týká měřicího optického atenuátoru, určeného pro použití v oboru optoelektroniky.

Jsou známy měřicí optické atenuátory jednak pevné, s konstantní hodnotou útlumu, jednak laditelné s proměnlivým tlumením. Změna míry útlumu se většinou dociluje zařazováním různých souosých filtrů mezi konce dvůu optických vláken nebo šikmých filtrů s proměnlivým úhlem sklonu. Konstrukční uspořádání každého typu atenuátoru je podmíněno zabudováním optického systému, to je vstupního a výstupního konektoru, optických prvků a filtrů do jeho nosné konstrukce, na němž je závislá jeho provozní spolehlivost.

Nedostatky stávajících konstrukčních uspořádání měřicích optických atenuátorů spočívají v tom, že mimořádné požadavky na přesnost - souosost a rovnoběžnost svazku paprsků jsou obvykle realizovány s použitím mnoha dílů, vyžadujících velmi náročnou výrobní technologii, což činí celé zařízení neobyčejně choulostivým a nákladným. Všechna známá řešení atenuátorů mají optické prvky, to jě vstupní a výstupní konektory a optické Členy zařazeny do společné osy, s požadovanou tolerancí pod jeden mikrometr.

K nastavení přesných poloh jednotlivých prvků je nutno používat různě složité mechanické systémy v uspořádání pákovém, šroubovém, posuvném, otočném apod. Protože se jedná o řešení, které má ve svém finálním uspořádání sloužit k měřicím účelům, je obtížné u dosavadních složitých konstrukčních uspořádání etenuátoru dodržovat vysoké nároky na mechanickou stabilitu a tuhost, odolnost proti změnám teplot, prachotěsnost a časovou stálost, jehož i přísné požadavky na vyloučení vůlí v mechanismech, omezení vlivu teplotní dilatace součástek a nežádoucího pružení, používání materiálů nepodléhajících stárnutí a chemickým vlivům.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje měřicí optický atenuátor podle vynálezu, obsahující optický systém skládající se ze dvou kotoučů s optickými filtry pro nastavení míry útlumu procházejícího světelného paprsku, vstupního a výstupního konektoru, prvního a druhého optického členu.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že horizontálně situovaná základní deska pružného jádra atenuátoru s řadou svislých žeber, kolmých k ose optického systému atenuátoru, souběžné se základní deskou pružného jádra, z nichž dvě vnější tvoří první ložiskové žebro a druhé ložiskové žebro. Čtyři vnitřní žebra, opatřená z protilehlých stran pružného jádra po jedné horizontální dilatační mezeře, tvoří jednu vnější dvojici laditelných žeber s upínacími pouzdry pro uchycení vstupního konektoru a výstupního konektoru, a druhou - vnitřní dvojici laditelných žeber pro uchycení prvního optického členu a druhého optického členu.

Všechna čtyři laditelná žebra jsou na Svých vrchních protilehlých rozleh opatřena ladicími šrouby pro vertikální a pro horizontální změny poloh os vstupního konektoru, výstupního konektoru, prvního optického členu a druhého optického členu optického systému. Kotouče s optickými filtry optického systému, umístěné v mezeře mezi vnitřním párem žeber a ozubená kola převodového mechanismu, jsou uchyceny na hřídelích, uložených v pouzdrech prvního ložiskového žebra a druhého ložiskového žebra. Všechna čtyři laditelná žebra jsou v místech průchodu hřídelí převodového mechanismu opatřena otvory o větším průměru, než je průměr těchto hřídelí.

Obě protilehle vytvořené horizontální dilatační mezery v pružném jádru atenuátoru jsou zakončeny alespoň ve všech laditelných žebrech prvním odlehčovacím otvorem a druhým odlehčovacím otvorem. První žebro z vnější dvojice laditelných žeber je opatřeno upínacím pouzdrem s pružnými čelistmi pro uložení naváděcí válcové části vstupního konektoru bez vůle. Na vnější kuželovou část pružných Čelistí je nasazen převlečný kroužek spojený ovládacími Šrouby s prvním laditelným žebrem. Druhé Žebro vnější z laditelných žeber je opatřeno obdobnými prvky s výstupním konektorem a je uspořádáno symetricky ke středové rovině pružného jádra atenuátoru.

První žebro z vnitřní dvojice laditelných žeber je opatřeno laditelným pouzdrem s prvním optickým členem, které je posuvně uloženo ve vodicím pouzdru. Na svém obvodu je opatřeno dvěma klínovými drážkami, na jejichž odlehlé boky doléhají kuželové hroty stavěčích šroubů procházejících závity ve vodicím pouzdru, a většími otvory v horní části prvního z vnitřní dvojice laditelných žeber. Druhé, vnitřní, laditelné žebro je opatřeno obdobnými prvky s druhým optickým členem, uspořádanými symetricky ke středové rovině pružného jádra atenuátoru.

Převodový mechanismus je tvořen třemi hřídelemi, z nichž na prvním nosném hřídeli jsou umístěny dva kotouče s optickými filtry, opatřené na obvodech ozubeními, jež u prvého kotouče zapadá do ozubení protikola, umístěného na druhém - ladicím hřídeli pro skokové laděni optických filtrů, a u druhého kotouče zapadá do ozubení protikola, umístěného na třetím - ladicím hřídeli pro jemné ladění optických filtrů.

Výhodou měřicího optického atenuátoru podle vynálezu vyplývají ze skutečnosti, že pružné jádro atenuátoru je vyrobeno z jednoho kusu materiálu, v důsledku čehož jednotlivé funkční části pružného jádra vykazují dokonalou poziční stabilitu, podmiňující optimální přesnost řešení atenuátoru jako celku. V daném konstrukčním řešení sestává atenuátor z minimálního počtu součástí, což umožňuje jeho snadnou montáž, při dosažení vysoké funkční přesnosti atenuátoru plynoucí z uvedené podstaty, jsou výrobní požadavky na přesnost jeho jednotlivých dílů mírné.

Charakter konstrukčního uspořádání atenuátoru zajišťuje nejen jeho značnou odolnost proti nepříznivým mechanickým vlivům, ale z hlediska provozu i dlouhodobou spolehlivost a funkční stabilitu v širokém rozsahu teplot. Justáž všech optických prvků ve vertikálním i horizontálním směru, s přesností vyšší než jeden mikrometr je snadná. Řešení jako celek zajišťuje snadnou přístupnost ke všem dílům atenuátoru, zejména k jeho ladicím prvkům. Prachotěsnost atenuátoru je možno spolehlivě zajistit velmi jednoduchým krytem.

Měřicí optický atenuátor podle vynálezu bude následovně blíže popsán v příkladovém provedení s odkazem na připojené výkresy, kde obr. 1 znázorňuje celkové uspořádání měřicího optického atenuátoru, tvořeného celistvým pružným jádrem, sestávajícím ze základní desky, dvou párů laditelných žeber opatřených ladicími šrouby a jednoho páru ložiskových žeber pro uložení hřídelů převodového mechanismu, obr. 2 znázorňuje uspořádání měřicího optického atenuátoru v nárysu s uvedením pružného jádra a konektorů s jejich upínacími pouzdry, a dále s kotouči s optickými filtry pro ladění atenuátoru, obr. 3 znázorňuje uspořádání měřicího optického atenuátoru podle obr. 2 v bokorysu s uvedením horizontálních dilatačních mezer, zakončených odlehčovacími otvory, a dále pružných částí laditelných žeber, obr. 4 znázorňuje vstupní konektor a upínací pouzdro, opatřené pružnými čelistmi, převleč ným kroužkem, stahovacím kroužkem a ovládacími šrouby a obr. 5 znázorňuje mechanismus pro osové ladění prvního optického členu s vodicím pouzdrem laditelným pouzdrem a stavěcimi šrouby.

Měřicí optický atenuátor podle vynálezu v celkovém pohledu znázorněný na obr. 1 je tvořen jednak pružným jádrem i atenuátoru, v němž je zabudován převodový mechanismus; tato část představuje podstatu vynálezu. Dále je tvořen optickým systémem, který do podstaty vynálezu nespadá .

Optický systém, umístěný v pružném jádru 1. atenuátoru je tvořen vstupním konektorem 31a, výstupním konektorem 31b, prvním optickým členem 61a, druhým optickým členem 61b, kotoučem 32a s optickými filtry pro skokové ladění atenuátoru, a kotoučem 32b s optickým filtrem pro plynulé ladění atenuátoru, jak znázorněno na obr. 2. Pružné jádro atenuátoru, v němž jsou optický systém a převodový mechanismus uloženy, je tvořeno horizontálně situovanou základní deskou 10, řadou svislých žeber la až lf, kolmých k ose optického systému souběžně se základní deskou 10 pružného jádra 1^ atenuátoru. Dvě vnější z uvedenýoh žeber la až lf, tvoří první lo255178 žiskové žebro le a druhé ložiskové žebro lf. Čtyři vnitřní laditelná žebra la až ld, znázorněná na obr. 1 a 3, opatřená z protilehlých stran pružného jádra 2 atenuátoru po jedné horizontální dilatační mezeře 14, 15, tvoří jednu vnější dvojici laditelných žeber la a 1b s upínacími pouzdry 3a, 3b pro uchycení vstupního konektoru 31a a výstupního konektoru 31b, a druhou - vnitřní dvojici laditelných žeber lc,' ld pro uchycení prvního optického členu 61a a druhého optického členu 61b, jak znázorněno na obr. 2.

Všechna čtyři laditelná žebra la až ld jsou na svých vrchních protilehlých rozích opatřena jednak ladicími šrouby 2al až 2dl pro vertikální změny poloh os vstupního konektoru 31a, výstupního konektoru 31b, prvního optického členu 61a, druhého optického členu 61b optického systému, a ladicími šrouby 2a2 - 2d2 pro horizontální změny poloh os vstupního konektoru 31a, výstupního konektoru 31b, prvního optického členu 61a a druhého optického členu 61b optického systému, znázorněnými na obr. 1 a 2.

Kotouče 32a, 32 s optickými filtry, umístěné v mezeře 11 mezi vnitřním párem žeber, jsou uchyceny na nosné hřídeli 81 a na ladicích hřídelích 82, 83 jsou uchycena protikola 33, 34 převodového mechanismu, přičemž všechny hřídele 81 až 83 jsou uloženy v pouzdrech prvního ložiskového žebra le a druhého ložiskového žebra lf, jak znázorněno na obr. 2 a 3. Všechna čtyři laditelná žebra la až ld jsou v místech průchodu hřídelí 81 až 83 převodového mechanismu opatřena otvory o větším průměru, než je průměr uvedených hřídelí, aby při ladění, to je vychylování laditelných žeber s optickými prvky, nedošlo k jejich styku s hřídeli převodového mechanismu.

Obě protilehle vytvořené horizontální dilatační mezery 14, 15 a k nim příslušné první odlehčovací otvory 12 a druhé odlehčovací otvory 12» jsou s ohledem na technologické zpracování pružného jádra 2 atenuátoru s výhodou vytvořeny nejen v laditelných žebrech la až ld, ale i v prvním ložiskovém žebru le a v druhém ložiskovém žebru 12» jak znázorněno na obr. 1 a 3.

První laditelná žebro la z vnější dvojice laditelných žeber la, lb, 3^e opatřeno upínacím pouzdrem 3a s pružnými čelistmi 3al. Na vnější, kuželovou část pružných čelistí 3al je pro přesné nastavení průměru otvoru sloužícího k uložení bez vůle naváděcí válcové části vstupního konektoru 31a nasazen převlečný kroužek 4a, spojený ovládacími šrouby 5a, 5b s prvním laditelným žebrem 2®, jak znázorněno na obr. 1, 2 a 4.

První laditelné žebro lc z vnitřní dvojice laditelných žeber 2°» 1É 3^e opatřeno laditelným pouzdrem 62a s prvním optickým členem 61a, které je pro účely soustředění toku světelných paprsků posuvně uloženo ve vodicím pouzdru 6a. Laditelné pouzdro 62a obsahující optický člen 61a, je na svém obvodu opatřeno dvěma klínovými drážkami 62al, 62a2, na jejichž odlehlé boky doléhají kuželové hroty 7all, 7a21 stavěčích šroubů 7al, 7a2. Uvedené stavěči šrouby 7al,

7a2 procházejí závity ve vodicím pouzdru 6a a většími otvory lei, lc2 v horní části laditelného žebra lc za účelem umožnění osového pohybu laditelného pouzdra 62a s pevně vsazeným prvním optickým členem 61a při nastavování jeho přesné polohy vůči vstupnímu konektoru 31a, jak znázorněno na obr. 5.

Situace u druhého laditelného žebra lb z vnější dvojice laditelných žeber 2®., lb s upínacím pouzdrem 3b a výstupním konektorem 31b, a u druhého laditelného žebra ld z vnitřní dvojice laditelných žeber lc, 21 s laditelným pouzdrem 62b s druhým optickým členem 61b, je zrcadlově symetrická vůči laditelnému žebru la a laditelnému žebru lc, takže není na obrazech podrobně znázorněna, je však částečně zřejmá z obr. 1 a 2.

Převodový mechanismus umístěný v tělese pružného jádra 2 atenuátoru je tvořen třemi hřídelemi, z nichž na prvním - nosném hřídeli 82» i^s°h umístěny dva kotouče 32a, 32b s optickými filtry, opatřené na obvodech ozubením, jež u prvého kotouče 32a zapadá do ozubení protikola 33, umístěného na druhém - ladicím hřídeli 82 pro skokové ladění optických filtrů, a u druhého kotouče 32b zapadá do ozubení protikola 21» umístěného na třetím - ladicím hřídeli 83 pro plynulé ladění optického filtru. Ladicí hřídele jsou na koncích, vyčnívajících z krytu atenuátoru opatřeny stupnicemi, umožňujícími čtení údajů o míře útlumu optických filtrů v kotoučích 32a, 32b, jak znázorněno na obr. 1, 2 a 3.

Vzhledem k tomu, že řešení měřicího optického atenuátoru podle vynálezu je v podstatě zaměřeno na jeho mechanické uspořádání, není dále uveden funkční popis optického systému, který je předmětem samostatného vynálezu.

Claims (5)

1. Měřicí optický atenuátor, obsahující optický systém skládající se ze dvou kotoučů s optickými filtry pro nastavení míry útlumu procházejícího světelného paprsku, vstupního a výstupního konektoru, prvního a druhého optického členu, vyznačený tím, že horizontálně situovaná základní deska (10) pružného jádra (1) atenuátoru s řadou svislých žeber (la až lf), kolmých k ose optického systému atenuátoru souběžné se základní deskou (10) pružného jádra (1), z nichž dvě vnější tvoří první ložiskové Žebro (le) a druhé ložiskové žebro (lf), a čtyři vnitřní žebra, opatřená z protilehlých stran pružného,jádra (1) po jedné horizontální dilatační mezeře (14, 15), tvoří jednu vnější dvojici laditelných žeber (la, lb), a upínacími pouzdry (3a., 3b) pro uchycení vstupního konektoru (31b) , a druhou - vnitřní dvojici laditelných žeber (lc, ld) pro uchycení prvního optického členu (61a) a druhého optického členu (61b), přičemž všechna čtyři laditelná žebra (la až ld) jsou na svých vrchních protilehlých rozích opatřena ladicími šrouby (2al až 2dl) pro vertikální, a ladicími šrouby (2a2 až 2d2) pro horizontální změny poloh os vstupního konektoru (31a), výstupního konektoru (31b), prvního optického členu (61a), druhého optického členu (61b) optického systému, jehož kotouče (32a, 32b) s optickými filtry, umístěné v mezeře (11) mezi vnitřním párem žeber (lc, ld), jsou v záběru s protikoly (33, 34) převodového mechanismu, uchycenými na hřídelích (81, 82, 83) uložených v pouzdrech prvního ložiskového žebra (le) a druhého ložiskového žebra (lf) , přičemž všechna čtyři laditelná žebra (la až ld) jsou v místech průchodu hřídelí (81, 82, 83) převodového mechanismu opatřena otvory o*větším průměru, nežli je průměr jimi procházejících hřídelí (81, 82, 83).

2. Měřicí optický atenuátor podle bodu 1, vyznačený tím, že obě protilehle vytvořené dilatační mezery (14, 15) v pružném jádru (1) atenuátoru, jsou zakončeny alespoň ve všech laditelných žebrech (la až ld) prvním odlehčovacím otvorem (12) a druhým odlehčovacím otvorem (13)

3. Měřicí optický atenuátor podle bodu 1, vyznačený tím, že první žebro (la) z vnější dvojice laditelných žeber (la) je opatřeno upínacím pouzdrem (3a) s pružnými čelistmi (3al) pro^uložení naváděcí válcové části vstupního konektoru (31a) bez vůle, přičemž na kuželovou část pružných čelisti (3al) je nasazen převlečný kroužek (4a) spojený ovládacími šrouby (5a, 5b) s prvním laditelným žebrem (la), zatímco druhé, vnější z laditelných žeber (lb) je opatřeno obdobnými prvky s výstupním konektorem (31b) a je uspořádáno symetricky ke středové rovině pružného jádra (1) atenuátoru.

4. Měřicí optický atenuátor podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že první žebro (lc) z vnitř ní dvojice laditelných žeber (lc, ld) je opatřeno laditelným pouzdrem (62a) s prvním optickým členem (61a), které je posuvně uloženo ve vodicím pouzdru (6a) a je na svém obvodu opatřeno dvěma klínovými drážkami (62al, 62a2), na jejichž odlehlé boky doléhají kuželové hroty (7all, 7a21) stavěčích šroubů (7al, 7a2) procházejících závity ve vodicím pouzdru (6a) a většími otvory (lcl, le2) v horní části prvního z vnitřní dvojice laditelných žeber (lc) , zatímco druhé, vnitřní, laditelné žebro (ld) je opatřeno obdobnými prvky s druhým optickým členem, uspořádanými symetricky ke středové rovině pružného jádra (i) atenuátoru.

5. Měřici optický atenuátor podle bodů 1 až 4, vyznačený tím, že převodový mechanismus je tvořen třemi hřídelemi, z nichž na prvním - nosném hřídeli (81) jsou umístěny dva kotouče (32a, 32b) s optickými filtry, opatřené na obvodech ozubeními, jež u prvého kotouče (32a) zapadá do ozubení protikola (33) , umístěného na druhém - ladicím hřídeli (82) pro skokové ladění optických filtrů a u'druhého kotouče (32b) zapadá do ozubení protikola (34) umístěného na třetím - ladicím hřídeli (83) pro jemné ladění optických filtrů.