DE1292899B - Einrichtung zum Messen einer Drehbewegung - Google Patents
Einrichtung zum Messen einer DrehbewegungInfo
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Description
1 2
In einer Laser-Winkelgeschwindigkeitsmeßeinrich- Die Verschiebung der Strahlen kann auf verschie-
tung werden zwei monochromatische Lichtstrahlen dene Weise erzeugt werden. Gemäß einer Ausfüherzeugt
und in entgegengesetzter Richtung durch einen rungsform der Erfindung werden hierzu elektrische
in sich geschlossenen Strahlenpfad geschickt, der die Mittel eingesetzt, vorzugsweise ein Faraday-Element,
Rotationsachse des Systems umschließt. Eine Ro- 5 welches zwischen zwei Viertelwellenplatten im Pfad
tation des Systems bewirkt, daß sich die effektive der Strahlen angeordnet ist. Das Faraday-Element
Pfadlänge für die beiden Strahlen verändert, wodurch wird durch einen Wechselstrom erregt,
zwischen den beiden Strahlenbündeln ein Frequenz- Eine andere Möglichkeit der Verschiebung ist
unterschied entsteht; denn die Oszillationsfrequenz der durch die Überlagerung einer zusätzlichen mechani-LaserstrahlenhängtvonderLängedesLaserpfadesab.
io sehen Bewegung des Pfades um eine senkrecht zu
Der Frequenzunterschied zwischen den beiden seiner Ebene verlaufende Achse gegeben. Der Strah-Strahlen
ruft eine Phasenverschiebung zwischen die- lenpfad ist dann zweckmäßig auf einer Plattform besen
Strahlen hervor, die sich proportional zum Fre- festigt, die auf radial angeordneten Blattfedern um
quenzunterschied verändert; die Phasenverschiebung eine senkrecht zur Ebene des geschlossenen Pfades
zwischen den beiden Strahlen ist also proportional 15 verlaufende Achse schwingend befestigt ist und durch
zum Integral des Frequenzunterschiedes oder, mit an- einen geeigneten Schwingungserzeuger in Schwingunderen
Worten, das Ausgangssignal stellt das Integral gen versetzt wird, der Rotationsgeschwindigkeit dar. In Weiterbildung der Erfindung sind Kompensa-
Bei niedrigen Winkelgeschwindigkeiten ist der Fre- tionsmaßnahmen vorgesehen, welche den durch die
quenzunterschied zwischen den beiden Strahlen ge- 20 zusätzliche Verschiebung hervorgerufenen Anteil des
ring, und es tritt häufig ein Mitziehen der Schwingun- aus der Differenzfrequenz abgeleiteten Signals komgen
der beiden Strahlen auf, so daß kein Frequenz- pensieren, so daß das Ausgangssignal nur noch von
unterschied zwischen den Strahlen meßbar ist. Es ist der Drehbewegung der Meßeinrichtung abhängt,
dann unmöglich, niedrige Winkelgeschwindigkeiten Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von
zu messen, weil bei diesen niedrigen Geschwindigkei- 25 Ausführungsbeispielen näher erläutert, bei denen
ten kein der Winkelgeschwindigkeit proportionaler Laserstrahlen als elektromagnetische Strahlung be-Frequenzunterschied
existiert. nutzt werden. Die Beschreibung bezieht sich auf die
Aus der französischen Patentschrift 1 388 732 ist Zeichnungen. Es zeigt
ein Laser-Winkelgeschwindigkeitsmesser mit Null- Fig. 1 ein Diagramm einer elektrischen Ausfüh-
punktverschiebung bekannt, bei dem mit Hilfe einer 30 rungsform der Erfindung,
doppelt brechenden Platte der Weg für Strahlen be- Fig. 2 eine teilweise gebrochene Ansicht einer
stimmter Polarisation verlängert und mittels dem mechanischen Ausführungsform der Erfindung,
Detektor vorgeschalteter Polarisationsfilter aus dem F i g. 3 eine schematische Darstellung des Prismas
in der einen Richtung umlaufenden Strahlenbündel der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab mit den Pfaden,
die Strahlung der einen Polarisationsrichtung und aus 35 über die die vom Laser-Verstärkungselement ausgedem
in Gegenrichtung umlaufenden Strahlenbündel sandten Lichtstrahlen geleitet werden,
die Strahlung mit hierzu orthogonaler Polarisations- In der F i g. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der
richtung ausgefiltert wird. Man erreicht hierdurch, Erfindung schematisch dargestellt. Ein Laser-Verstärdaß
bei stillstehender Meßeinrichtung ein vorgegebe- kungselement 10 wird dazu benutzt, zwei in entgegenner
Frequenzunterschied zwischen den beiden Strah- 40 gesetzte Richtungen ausgesandte, im wesentlichen
lenbündeln vorhanden ist, der bei Drehung der Meß- monochromatische Lichtstrahlen zu erzeugen und zu
einrichtung in der einen Richtung zunimmt und bei verstärken. Diese Lichtstrahlen werden über einen
Drehung in der entgegengesetzten Richtung geringer Pfad geführt, der durch Spiegel 12,14 und 16 als ein
wird. Damit ist der Nullpunkt des Difierenzfrequenz- geschlossenes Dreieck definiert ist. Das Laser-Versignals
gegenüber dem Stillstand der Meßeinrichtung 45 Stärkungselement kann irgendeiner bekannten Art
verschoben. Die Gefahr des Mitziehens tritt hier nicht sein, das monochromatisches, kohärentes Licht in
mehr bei fehlender oder sehr geringer Drehbewegung zwei Richtungen verstärkt.
der Meßeinrichtung, sondern bei einer bestimmten Ein geringer Teil des Strahles, der in die durch
Drehbewegung in der einen Richtung auf. Pfeilspitzen 18 bezeichnete Richtung ausgesendet
Aufgabe der Erfindung ist es, das Mitziehen der 50 wird, dringt durch den geringfügig transparenten
beiden Frequenzen nach Möglichkeit überhaupt zu Spiegel 12 und wird durch den Spiegel 20 sowie einen
vermeiden, unabhängig davon, ob der Frequenzunter- teilweise lichtdurchlässigen Spiegel 22 auf eine Detekschied
Null bei fehlender oder bei einer bestimmten türanordnung 24 reflektiert. Ein Teil des Strahles, der
Drehgeschwindigkeit in der einen Richtung auftritt. in Richtung der Pfeilspitzen 26 geleitet wird, passiert
Die Erfindung betrifft demnach eine Einrichtung 55 den Spiegel 12, den teilweise lichtdurchlässigen Spiezum
Messen einer Drehbewegung durch Vergleich gel 22 und trifft dann in einem etwas anderen Winkel
der Frequenzen zweier gegenläufig rotierender elek- als der Strahl 18 auf die Detektoranordnung 24.
tromagnetischer Strahlen annähernd gleicher Fre- Durch den etwas unterschiedlichen Auftreffwinkel
quenz, insbesondere Laserstrahlen in einem rotieren- der Strahlen 18 und 26 wird auf der Detektoranordden
Laserpfad, wobei die Strahlen im Umlaufpfad so 60 nung 24 ein Randmuster hervorgerufen, das abwechverschoben
werden, daß sich ihre Frequenzen stärker selnde helle und dunkle Streifen enthält, die sich entvoneinander
unterscheiden. Gemäß der Erfindung weder nach links oder rechts bewegen, je nachdem,
wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die in welche Richtung sich die dreieckige Strahlen-Verschiebungen
abwechselnd und symmetrisch nach schleife um eine mit 28 bezeichnete Achse dreht. Die
beiden Seiten erfolgen. Auf diese Weise wird gleich- 65 Geschwindigkeit der Bewegung dieses Randmusters
zeitig vermieden, daß durch die zusätzliche Verschie- auf der Detektoranordnung 24 ist proportional zur
bung Meßfehler entstehen; diese heben sich vielmehr Rotationsgeschwindigkeit, und die Position des Randüber
einen längeren Zeitraum gegenseitig auf. musters entspricht dem Integral des Frequenzunter-
3 4
schiedes und somit der integrierten Umdrehungs- Das Ausgangssignal vom Zähler 54 wird außerdem
geschwindigkeit. einer Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung 60
Die Detektoranordnung 24 kann aus geeigneten, zugeführt, die einen Schalter 62 betätigt, über den die
lichtempfindlichen Detektoren zusammengestellt sein, Erregerstromquelle 37 von einer Stromquelle 64 im-
mit denen die Passiergeschwindigkeit von abwech- 5 mer dann erregt wird, wenn der Ausgabezähler 54 an-
selnden dunklen und hellen Streifen des Randmusters zeigt, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit des
gemessen und die Richtung ihrer Bewegung fest- Systems auf eine Geschwindigkeit abgesunken ist, bei
gestellt werden kann. Solche Detektoranordnungen der wegen der Gefahr des Frequenzmitziehens die
sind dem Fachmann bekannt. Benutzung einer Erregerstromquelle 37 erforderlich
In dem Dreieckspfad werden die beiden gegen- io ist. Die Erregerstromquelle zum Trennen der Fresinnig
rotierenden Lichtstrahlen 18 und 26 durch zwei quenzen der beiden rotierenden Strahlen wird also
Viertelwellenplatten 31 und 33 und ein Faraday- nur dann eingesetzt, wenn es erforderlich ist, d. h.,
Element 35 geschickt. Eine Erregerstromquelle 37 er- wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Systems so
zeugt über zwei Leitungen 39 und 41 in einer Spule niedrig ist, daß die Frequenzen der beiden gegen-43
in dem Faraday-Element 35 ein magnetisches Feld, 15 sinnig rotierenden Strahlen nahe beieinander liegen,
um die Frequenzen der gegensinnig rotierenden Strah- Ein Vorteil der elektrischen Erzeugung einer Freien
zu trennen. Hierdurch wird ein genügend großer quenzverschiebung durch eine bipolare Erregerstrom-Unterschied
der effektiven Pfadlänge für die gegen- quelle 37 besteht darin, daß das Signal der Erregersinnig
rotierenden Strahlen geschaffen; der daraus stromquelle 37 über einen Transformator oder Konentstehende
Frequenzunterschied reicht aus, um das 20 densator zugeführt werden kann, so daß das Integral
Mitziehen der Frequenzen der beiden Strahlen zu des künstlich erzeugten Frequenzunterschiedes gleich
verhindern. Null ist und die Vergleichsvorrichtung 52, die die
Dieser Frequenzunterschied wird jedoch von der Zählerstände des Zählers 45 und des Zählers 50 ver-
Detektoranordnung 24 fälschlicherweise als ein Signal gleicht, keine Differenz anzeigt. Folglich entspricht
angezeigt und durch den an die Leitungen 47 und 49 25 das Zählergebnis im Ausgabezähler 54 nur der Ro-
angeschlossenen Zähler 45 registriert. Das im Zähler tation des Systems.
45 erscheinende Gesamtergebnis enthält also den Be- Das Verhältnis der von der Detektoranordnung 24
trag der Rotation der Dreiecksschleife plus aufgetre- erzeugten Zählimpulszahl zur Rotation des Systems
tenem Zählergebnis des Frequenzunterschiedes, der wird »Maßstabsfaktor« genannt und wird bekannter-
durch das Faraday-Element 35 in der Erregerstrom- 30 maßen durch Veränderungen der Verstärkung des
quelle 37 erzeugt wurde. Laser-Verstärkerelementes 10 beeinflußt. Auf Grund
Um zu verhindern, daß der sich langsam steigernde mehrerer anderer Faktoren, die dem Fachmann be-Fehler
im Zähler 45 in irgendeiner Weise störende kannt sind, verändert sich dieser Maßstabsfaktor auch
Ausmaße annimmt, ist als Erregerstromquelle 37 eine entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Sysolche
vorgesehen, die in gleichmäßigen Zeitabstän- 35 stems. Wie nahe an der Frequenzmitziehgrenze das
den ihre Polarität umkehrt, so daß das vom Faraday- System rotiert, ist einer dieser Faktoren. Wenn sich
Element 35 erzeugte Signal in regelmäßigen Zeitab- die Frequenzen der beiden Strahlen annähern, verständen
umgekehrt wird und sich deshalb über lan- ändert sich die Linearität der Beziehung zwischen
gere Zeiträume aufhebt. In dem beschriebenen Aus- dem Frequenzunterschied und der Rotation, d. h. der
führungsbeispiel erzeugt die Erregerstromquelle 37 40 Maßstabsfaktor, mehr und mehr. Um diese Verändeeinen
sinusförmigen Erregerstrom, aber selbstver- rung auszugleichen und damit den Effekt der Zeitständlich
kann jede Einrichtung verwendet werden, dauer, während der das System in der Nähe des Fredie
eine Anzeige von gleich vielen Rechts- wie Links- quenzmitziehens betrieben wird, noch weiter zu Verdrehungen
auf dem Zähler erzeugt. ringern, kann der Maßstabsfaktor durch Verändern
Während der Richtungsumkehr des Erregerstromes 45 der Verstärkung des Laser-Elementes gesteuert
sind die beiden Strahlen während sehr kurzer Zeit auf werden.
der gleichen Frequenz und ziehen sich mit, aber diese Da dem Ausgabezähler 54 Informationen über die
Zeit ist so kurz, daß die Auswirkungen nicht in Be- Rotation des Systems entnommen werden können,
tracht gezogen zu werden brauchen. kann auch die Rotationsgeschwindigkeit auf diese
Wegen der durch die Erregerstromquelle 37 er- 5° Weise bestimmt werden, so daß festgestellt werden
zeugten Sinuswellenmodulation entspricht das Zähl- ' kann, wie nahe an der Frequenzmitziehgrenze das
ergebnis des Zählers 45 zu keinem Zeitpunkt genau System rotiert. In der Ausführungsform nach F i g. 1
der Rotation der Dreiecksschleife. Vielmehr entspricht hat eine Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung
das Zählergebnis 45 zu jedem Zeitpunkt der Schlei- 66, die die Stromzufuhr von einer Stromquelle 68
fenumdrehung zuzüglich dem von dem Faraday- 55 zum Laser-Verstärkungselement über ein Potentio-Element
35 herrührenden Zählergebnis. Um dieses meter 70 steuert, die Aufgabe, das System noch wei-Zählergebnis
vom Faraday-Element auszuschalten, ter zu stabilisieren, indem die Verstärkung des
wird durch die Erregerstromquelle 37 ein Zähler 50 Laser-Verstärkungselementes 10 dem gemessenen
angesteuert, der das vom Faraday-Element 35 er- Rotationsbetrag angepaßt wird, um so die Beziehung
zeugte Zählergebnis anzeigt. Dieser Zählerstand wird 60 zwischen der Anzeige des Zählers 45 und dem Rodann
von dem des Zählers 45 mit Hilfe einer Ver- tationsbetrag des Systems linear und damit den Maßgleichvorrichtung
52 subtrahiert. Das dadurch ent- stabsfaktor konstant zu halten,
stehende Signal entspricht genau der Rotation der Die Frequenzverschiebung, die in der Ausführungs-Dreiecksschleife um die Achse 28 und wird über eine form gemäß F i g. 1 elektrisch erzeugt wird, kann Leitung 56 dem Ausgabezähler 54 zugeführt. Das 65 auch mechanisch durchgeführt werden. F i g. 2 zeigt Ausgangssignal vom Ausgabezähler 54 wird dann eine solche zweite Ausführungsform der vorliegenden einem Ausgabeanschluß 58 zugeführt, wo es für eine Erfindung. Zur Vereinfachung der Beschreibung geeignete Ausleseeinrichtung zur Verfügung steht. wurden im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 keine
stehende Signal entspricht genau der Rotation der Die Frequenzverschiebung, die in der Ausführungs-Dreiecksschleife um die Achse 28 und wird über eine form gemäß F i g. 1 elektrisch erzeugt wird, kann Leitung 56 dem Ausgabezähler 54 zugeführt. Das 65 auch mechanisch durchgeführt werden. F i g. 2 zeigt Ausgangssignal vom Ausgabezähler 54 wird dann eine solche zweite Ausführungsform der vorliegenden einem Ausgabeanschluß 58 zugeführt, wo es für eine Erfindung. Zur Vereinfachung der Beschreibung geeignete Ausleseeinrichtung zur Verfügung steht. wurden im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 keine
Steuerkreise gezeigt, obwohl selbstverständlich auch zurückreflektiert wird, wo der Strahl 106 wiederum
bei dieser Ausführungsform Steuerkreise der in reflektiert und mit dem Laserstrahl 108 vereinigt
Fig. 1 gezeigten Art vorgesehen sein können. In wird. Da sich die Lage des Prismas 112 gegenüber
Fig. 2 ist ein Laser-Verstärkungselement 80 gezeigt, dem Spiegel 110 um den Betrag Δ ändert, so daß das
das auf einer drehbaren Plattform 82 angeordnet ist. 5 Prisma sich in die Lage 112,4 bewegt, verläuft der
Diese Plattform ist mit drei Zapfen 84, 86, 88 an drei Laserstrahl 106 entlang einem anderen Pfad, der
Blattfedern 90, 92, 94 befestigt, die wiederum mit durch die gestrichelte Linie 106,4 angedeutet ist.
drei Stützblöcken 96, 98, 100 verbunden sind. Die Wegen der beiden im Prisma 112 auftretenden ReBlöcke
96, 98, 100 sind so an einer Platte 102 be- flektionen trifft der Strahl entlang dem Pfad 106,4
festigt, daß die drehbare Plattform 82 in der durch io auf einen Punkt des Spiegels 110 auf, der zweimal Δ
den Doppelpfeil 104 angedeuteten Richtung vibrieren links von dem Punkt liegt, wo der Strahl 106 urkann.
Das Laser-Verstärkungselement 80 verstärkt sprünglieh auftraf. In der Ausführungsform der
und erzeugt Licht in einer geschlossenen Dreiecks- F i g. 2 ist die Entfernung Δ so klein gehalten, daß
schleife in den durch Pfeile 106 und 108 angezeigten die Verschiebung des Strahles von Linie 106 zur ge-Richtungen,
wie dies bereits im Zusammenhang mit 15 strichelten Linie 106,4 keinen merkbaren Einfluß auf
Fig. 1 beschrieben wurde. Ein Teil der beiden Strah- das Randmuster hat, das von der Detektoranordnung
len passiert einen teilweise lichtdurchlässigen Eck- 114 empfangen wird. Da jedoch das kleine Dreieck,
spiegel 110, und diese Teile werden durch ein voll das mit 116 bezeichnet ist, Winkel von etwa 30, 60
reflektierendes, rechtwinkliges Prisma 112 vereinigt und 90° hat, erzeugt die Linksverschiebung um
und auf eine Detektoranordnung 114 projiziert. Die 20 zwei Δ eine Pfadverlängerung für den Strahl entlang
Detektoranordnung 114 wirkt in der gleichen Weise dem Pfad 106 A um etwa Δ· Wenn die Plattform 82
wie die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene schwingt, bewirkt dies, daß sich der Spiegel 110
Anordnung. Aus Gründen, die später noch beschrie- gegenüber dem Prisma 112 um einen kleinen Beben
werden, ist das rechtwinklige Prisma der F i g. 2 trag Δ vor- und zurückbewegt, was eine Pfadlängenmit
der nicht beweglichen Platte 102 fest verbunden. 25 veränderung um Δ erzeugt. Dieser Schwingungs-Um
die bewegliche Plattform 82 in kreisförmige wechsel der effektiven Pfadlänge im Lichtstrahl auf
Schwingungen zu versetzen, ist eine Erregerstrom- Pfad 106 A ruft eine Schwingungsphasenverschiebung
quelle 120 vorgesehen, die einen Elektromagneten mit etwa dem Betrag und Vorzeichen hervor, um die
122 so betätigt, daß er in regelmäßigen Zeitabständen Sinuswellenmodulation auszuschalten, die durch die
einen Block 124 anzieht und abstößt; dieser Block 30 Rotation der Plattform 82 in den beiden Laserstrah-124
ist mit dem Ende der Blattfeder 90 verbunden. len auftritt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß
Die resultierende Hin- und Herbewegung der Blatt- das Randmuster auf der Detektoranordnung 114 einfeder
90 bewirkt, daß die Plattform 82 kreisförmig zig der Rotation des gesamten Systems entspricht
schwingt, daß die beiden Laserstrahlen rotieren und und von dem Schwingen der Plattform 82 unabhängig
die längste Zeit verschiedene Frequenzen haben. 35 ist.
Während zwei sehr kurzer Intervalle im Laufe einer Weil eine Anzahl geometrischer Faktoren in dieses
Schwingung steht die Plattform 82 still, und die Fre- Ausschalten der Sinuswellenmodulation hmeinspielt,
quenzen der beiden Strahlen werden gleich. Dieses wird der durch das Schwingen der Plattform 82 um
Intervall ist jedoch so kurz, daß es für den Gesamt- ihre Mittelachse 126 erzeugte Frequenzunterschied
betrieb ohne Bedeutung ist. 4° nicht völlig durch die Phasenverschiebung ausgegli-
Es ist auch möglich, eine Erregerstromquelle und chen, die durch die Veränderung der Lage des Spieeine
elektromagnetische Antriebseinheit für jede der gels 110 zum Prisma 112 erzeugt wird. Es ist jedoch
drei Blattfedern vorzusehen, obwohl sie nur für eine festgestellt worden, daß die Verlegung der Achse des
erforderlich sind. Eine andere Möglichkeit besteht oszillierenden Untersatzes 82 um einen geringen Bedarin,
den Elektromagneten 122 über einen Aufneh- 45 trag aus der Mitte heraus diese geometrischen Fakmer
zu steuern, der die Schwingungen der Plattform toren ausgleicht und die Sinuswellenmodulation an
82 aufnimmt und den Elektromagneten entsprechend der Detektoranordnung 114 also völlig ausschaltet,
den davon abgeleiteten und verstärkten Signalen Es können auch andere Anordnungen optischer
steuert. Auf die^e Weise kann die Plattform 82 mit Einheiten verwendet werden, um die Sinuswellenihrer
Eigenresonanzfrequenz schwingen, was eine 50 modulation auszuschalten; das Prisma 112 ist also
gleichmäßigere Schwingung bedeutet. nicht die einzige Lösung. Es könnte z. B. ein optischer
Um die Sinuswellenmodulation aus dem Ausgangs- Keil benutzt werden. Die Bewegung der Strahlen
signal zu entfernen, ist bei dem hier beschriebenen mit der Plattform 82 würde dann bewirken, daß die
Ausführungsbeispiel ein Prisma 112 vorgesehen, das Strahlen durch unterschiedliche Querschnitte des
ander feststehenden Platte 102 befestigt ist. In Fig. 3 55 Keiles geführt werden, so daß auf diese Weise die
sind Einzelheiten des Prismas 112 und des Ausgangs- Sinuswellenmodulation ausgeschaltet wird. Jede Ansignalspiegels
110 gezeigt. Um die Erläuterung zu Ordnung von optischen Einheiten ist geeignet, die die
vereinfachen, wird das Prisma 112 gegenüber dem Bewegung der Plattform 82 gegenüber der festen
Spiegel 110 verschoben und nicht umgekehrt, wie es Platte 102 dazu ausnutzt, die optische Pfadlänge der
in der F i g. 2 tatsächlich auftritt. 60 Strahlen so zu verändern, daß die Sinuswellenmodu-
Das Schwingen der Plattform 82 in Fig. 2 erzeugt lation aufgehoben wird.
ein Hin-und Herbewegen des Ausgangssignalsspiegels Es ist auch möglich, die durch die Schwingungen
110; diese Relativbewegung ist in Fig. 3 jedoch als der Plattform 82 in den Strahlen entstehende Sinuseine
Verschiebung des Prismas 112 um einen Be- wellenmodulation dadurch auszuschalten, daß das
trag Δ dargestellt. In der ersten Stellung passiert der 65 Prisma 112 auf der Plattform 82 befestigt wird, so
Laserstrahl 106 den Ausgangssignalspiegel 110 und daß die Sinuswellenmodulation über die Detektortritt in das Prisma 112 ein, wo er durch den rechten anordnung 114 übertragen wird. Ein Winkelcodierer
Winkel im oberen Teil des Prismas zum Spiegel 110 könnte dann die Stellung der Plattform 82 abtasten,
und mit dieser Information könnte ein dem Zähler in F i g. 1 ähnlicher Kompensationszähler betrieben
werden. Auf diese Weise könnte das Ausgangssignal, wie in F i g. 1 beschrieben, elektronisch ausgeglichen
werden. S
Claims (14)
1. Einrichtung zum Messen einer Drehbewegung durch Vergleich der Frequenzen zweier
gegenläufig rotierender elektromagnetischer Strahlen annähernd gleicher Frequenz, insbesondere
Laserstrahlen in einem rotierenden Laserpfad, wobei die Strahlen im Umlaufpfad so verschoben
werden, daß sich ihre Frequenzen stärker voneinander unterscheiden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschiebungen abwechselnd und symmetrisch nach beiden Seiten erfolgen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschieben der Strahlen
mit Hilfe elektrischer Mittel erzeugt wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den elektrischen Mitteln »5
ein Faraday-Element (35) gehört, das zwischen Viertelwellenplatten (31, 33) im Pfad der Strahlen
angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Faraday-Element (35)
durch den Strom einer Erregerstromquelle (37) erregt wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschieben der Strahlen
durch mechanisches Bewegen des Pfades um eine senkrecht zur Ebene des Pfades verlaufende
Achse erzeugt wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenpfad auf einer
Plattform (82) verläuft, die auf radial angeordneten Blattfedern (90, 92, 94) um eine senkrecht
zur Ebene des geschlossenen Pfades verlaufende Achse (106) schwingend befestigt ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (106) der Plattform
(82) gegenüber dem Zentrum des Strahlenpfades etwas versetzt ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen der
Plattform (82) durch ein elektrisches Rückkopplungssystem in Übereinstimmung mit ihrer Eigenfrequenz
gehalten werden.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der
Strahlen aus dem geschlossenen Pfad herausgeleitet und einem optischen Detektor (24; 114)
zugeführt wird, wo er eine Mehrzahl von Bereichen heller und dunkler Streifen erzeugt, die
sich mit einer Geschwindigkeit über den Detektor bewegen, welche der Winkelgeschwindigkeit des
geschlossenen Pfades proportional ist, und daß an den Detektor ein die Anzahl der Hell-Dunkel-Umwandlungen
registrierender Zähler (45) angeschlossen ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an das die
elektrische oder mechanische Verschiebung bewirkende Element oder seine Erregerstromquelle
(37; 120) ein die durch die zusätzliche Verschiebung hervorgerufene Frequenzänderung registrierender
Zähler (50) angeschlossen ist.
11. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Zähler
(45, 50) eine Vergleichsanordnung (52) angeschlossen ist, welche ein nur von der Drehbewegung
der Meßeinrichtung abhängiges Ausgangssignal liefert.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel (70) vorgesehen
sind, die die Verstärkung des Lasersystems (10) in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der
Vergleichsanordnung (52) steuern, so daß der Maßstabsfaktor der Einrichtung bei veränderlichen
Winkelgeschwindigkeiten linearisiert wird.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom
Ausgangssignal der Winkelgeschwindigkeitsmeßeinrichtung gesteuerte Schaltvorrichtung (62) ein
Verschieben der Strahlen nur dann bewirkt, wenn die gemessene Winkelgeschwindigkeit einen vorgegebenen
Wert unterschreitet.
14. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang der
aus dem geschlossenen Pfad herausgeleiteten Strahlenteile ein Prisma (112) derart angeordnet
und ausgebildet ist, daß es für verschiedene Stellungen des geschlossenen Pfades sich ändernde
Pfadlängen schafft und dadurch den Verschiebungseffekt im Detektorausgangssignal kompensiert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909516/882
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US445171A US3373650A (en) | 1965-04-02 | 1965-04-02 | Laser angular rate sensor |
Publications (1)
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---|---|
DE1292899B true DE1292899B (de) | 1969-04-17 |
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ID=40901975
Family Applications (1)
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DE1966H0058942 Pending DE1292899B (de) | 1965-04-02 | 1966-03-29 | Einrichtung zum Messen einer Drehbewegung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1292899B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2730427A1 (de) * | 1976-07-07 | 1978-02-16 | Gen Electric | Ringlaser |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1388732A (fr) * | 1963-10-25 | 1965-02-12 | Comp Generale Electricite | Perfectionnement aux gyromètres à laser |
-
1966
- 1966-03-29 DE DE1966H0058942 patent/DE1292899B/de active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |