DE2209397B2 - Drehgeschwindigkeitsmesser, insbesondere Ringlaser - Google Patents

Description

jungsfrequenzen ergeben. Auf diese Weise werden je Ausbreitungsrichtung zwei verschiedene Frequenzen erhalten, derart, daß hiervon für die eine und für die andere Ausbreitungsrichtung zur Auswertung schließlich zwei Wellen mit ausreichend unterschiedlicher Frequenz ausgewählt werden können, um das Zusammenwandern der Frequenzen (lock-in) bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten des Übertraguigsweges zu verhindern.

Auch der Drehgeschwindigkeitsmesser nach der vorstehend erwähnten, französischen Patentschrift besitzt den Mangel, daß Einflüsse auf die wirksame Länge des Übertragungsweges sich als Fehler in vollem Maße im Meßergebnis bemerkbar machen.

Ähnliches gilt für einen Drehgeschwindigkeitsmesser nach der deutschen Auslegeschrift 12 87 836, gemäß welcher es bekannt ist, im Übertragungsweg VerzögerungsmiUel anzuordnen, welche auf eine unterschiedliche Richtung der zirkulären Polarisation ansprechen, wodurch in einem Teil des Beschlössenen Übertragungsweges Wellen unterschiedlicher Richtung der zirkulären Polarisation und unterschiedlicher Frequenz auftreten. Zur Auswertung werden wiederum Wellen der einen Ausbreitungsrichtung und der anderen Ausbreitungsrichtung von ausreichendem Frequenzunterschied ausgewählt, um das Zusammenwandern der Frequenzen bei niedrigen Übertragungsweg-Drehgeschwindigkeiten 7u verhindern.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Drehgeschwindigkeitsmesser der eingangs kurz beschriebenen, allgemeinen Art derart auszubilden, daß auf den Übertragungsweg wirkende Störeinflüsse, wie Änderungen der Abmessungen des Übertragungsweges auf Grund von Erschütterungen. Temperaturänderungen u. dgl., daran gehindert werden, das Meßergebnis zu verfälschen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in ein und demselben Übertragungsweg mindestens je zwei unterschiedliche Frequenzen für jede Ausbreitungsrichtung anregbar sind und die sich in der einen Ausbreitungsrichtung durch den Übertragungsweg fortpflanzenden Wellen eine Frequenz oberhalb und eine Frequenz unterhalb eines Frequenzpaares der sich in der anderen Ausbreitungsrichtung durch den Übertragungsweg fortpflanzenden Wellen haben und daß mittels der Auswerteinrichtungen sowohl die drehgeschwindigkeitsabhängige Differenzfrequenzänderung der unteren Frequenzen der Wellen je einer Ausbreitungsrichtung als auch die drehgeschwindigkeitsabhängige Differenzfrequenzänderung der oberen Frequenzen der Wellen je einer Ausbreitungsrichtung auswertbar sind.

Nachdem Frequenzverschiebungen uuf Grund von Veränderungen der von der Energiequelle zugeführten Leistung, auf Grund von mechanischen Schwingungen der Bauteile oder auf Grund thermischer Veränderungen im System sämtliche Frequenzen im wesentlichen in gleicher Weise verschieben, da sämtliche Wellen durch dieselben Bauteile längs des 6« Übertragungsweges geführt werden, verschieben sicli die Abstände zwischen den oberen Frequenzen und zwischen den unteren Frequenzen je eines Frequenzpaares in derselben Richtung, so daß die Gesamtabweichung in der Auswertung zu Null wird.

Im übrigen bilden zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen Gegenstand der anliegenden Ansprüche 2 bis 7, auf welche hier zur Vereinfachung und Verkürzung der vorliegenden Beschreibung ausdrücklich hingewiesen wird.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines ringförmigen Laser-Übertragungsweges

Fig. 2 ein Diagramm mit Betriebskennlinien des Systems nach F i g. 1 und

F i g. 3 eine Abbildung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

An Hand der F i g. 1 und 2 sei ein Ringlaser erläutert, welcher ein Laser-Verstärkungsmedium 10 besitzt. Ein ringförmiger Übertragungsweg für die Laserstrahlen wird durch vier Reflektoren 12. 13. 14 und 15 bestimmt, welche gegenüber dem durch die Achse des Lasermediums 10 gehenden Ausbreitungsweg der Wellen unter einem Winkel von 45- angeordnet sind und einen rechteckigen Übertragungsweg festlegen, wobei das Lasermedium 10 in einem Zweig angeordnet ist. Im gegenüberliegenden Zweig des rechteckigen Übertragungsweges liegt ein Bauteil 16 mit polarisationsselektiver Dispersion, welches Wellen unterschiedlicher Polarisation unterschiedlich stark verzögert. Das Bauteil 16 kann beispielsweise von einem gebräuchlichen Quarzkristallrotator 17, dessen optische Achse parallel zur Laserachse liegt, und einem üblichen Faraday-Rotator 18 gebildet sein, dessen magnetisches Feld parallel zum Ausbreitungsweg des Laserstrahles verläuft.

Der Kristallrotator 17 verursacht eine Verzögerung für zirkulär polarisierte Wellen, welche nir den einen Richtungssinn der zirkulären Polarisation anders ist als für den entgegengesetzten Richtungssinn der Polarisation, wobei das Verhalten reziprok ist, d. h., eine Welle, welche einmal in der einen und einmal in der anderen Richtung durch den Kristall geschickt wird, erfährt jeweils dieselbe Verzögerung. Der Faraday-Rotator 18 bewirkt ebenfalls eine Verzögerung zirkulär polarisierter Wellen, jedoch arbeitet er nicht reziprok, d.h. er dreht eine zirkularpolarisierte Welle des einen Polarisationssinnes, die in einer Richtung durch den Rotator wandert in positivem Sinne oder erhöht die Drehung, während bei einer im gleichen Sinne zirkulär polarisierten Welle, welche den Rotator in der entgegengesetzten Richtung durchläuft, eine Drehung in negativem Sinne oder eine Verminderung der Drehung vorgenommen wird. Da eine Veränderung der Gesamtverzögerung eine Veränderung der elektrischen Weglänge bewirkt und da rund um den Laserstrahl-Übertragungsweg, welcher durch die Bauteile 10, 11, 12, 13, 14, 15. 17 und 18 gebildet wird, ein ganzzahliges Vielfaches von Wellenlängen erforderlich ist, um Schwingungen erzeugen zu können, werden vier Schwingungsfrequenzen erzeugt, wobei die in F i g. 2 mit 2l und 22 bezeichneten Frequenzen beispielsweise zu linkszirkular polarisierten Wellen gehören können, von deren die Frequenz 21 im Uhrzeigersinn durch das Lasersystem nach F i g. 1 läuft, während die Frequenz 22 im Gegenuhrzeigersinn das System nach Fig. 1 durchläuft. Die mit 23 und 24 bezeichneten Frequenzen können rcrhtszirkular polarisierten Wellen angehören, wobei die Frequenz 23 im Gegenuhrzeigersinn durch das Lasersystem läuft, während die Frequenz 24 im Uhrzeigersinn im Lasersystem nach Fig. 1 umläuft. In F i g. 2 sind die genannten Frequenzen mit positivem bzw. negativem Abstand

in einem ganz bestimmten W nkcl der linearen Polarisation durch, und durch einsprechende Einstellung der Drehstellung der Analysatoren 35 können Strahlen 41. 42. 43 und 44 erzeugt werden, welche im wc-

5 scntlichen nur die Frequenzen 21 bzw. 22 bzw. 23 bzw. 24 enthalten.

Die Strahlen 41 und 42 werden einander mittels eines teildurchlässigen Spiegels 45 überlagert und auf eine Fotodiode 46 geleitet, und die Strahlen 42 und

ίο 43 werden einander auf einer Fotodiode 48 vermittels des icildurclilässigen Spiegels 47 überlagert. Die Fotodioden 46 und 48 sind vermittels Batterien 49 bzw. 50 mit einer Gegcnvoispannung verschen und die Differenzfrequenz, welche von der Fotodiode 46

ion der Mittenfrequenz oder der Frequenz maximaler Ausgangsverstärkung des Lasers 10 eingezeichnet.

Wird die in F i g. 1 gezeigte Anordnung um eine
Achse gedreht, welche senkrecht zur Ebene des Laser-übertragungswegcs gerichtet ist, so werden die
Frequenzen 22 und 23 beide in eine Richtung verschoben, während die Frequenzen 21 und 24 beide in
die entgegengesetzte Richtung verschoben werden.
Wird beispielsweise das System im Uhrzeigersinn gedreht, κι werden die Frequenzen 22 und 23 verringert und die Frequenzen 21 und 24 werden erhöht
und nachdem die Frequenzen 22 uiu! 23 zwischen
den Frequenzen 21 und 24 gelegen sind, wird der
Frequenzabstand zwischen den Frequenzen 21 und 15 auf Grui.J des Frequenzabstandes zwischen den Frc- 22 vermindert und der Frequenzabstand zwischen quenzen 21 und 22 erzeugt wird, erscheint am Beladen Frequenzen 23 und 24 wird vergrößert. Die stungswiderstand 51, während d^;,e Differenzfrequenz. Summe der Änderungen dieser Frequenzabstände ist welche durch die Fotodiode 48 auf Grund des Freunmittelbar proportional zur Diehgeschwindigkeit qucnzabstandes zwischen den Frequenzen 23 und 24 des Systems nach Fig. 1. Diese Summe läßt sich von 2° erzeugt wird, am Belastungswiderstand 52 auftritt. Frcquenzvcrschiebungcn auf Grund anderer Ursa- Frequenzen oberhalb dieser Diffcrenzfrcquer.zen chcn, beispielsweise Änderungen des Verstärkung*- werden durch die angedeutete Streukapazität des Syfaktors oder thermischen Änderungen der Cbertragungsweglängc dadurch absondern, daß die Änderungen der Frcquenzabstänüe oder die Abweichun- 25
ccn dieser Frequenzabstände algebraisch addicn
werden. Eine Verminderung eines Frequenzabstandes hat dabei ein negatives Vorzeichen, und eine Erhöhung des Frequenzabstandes besitzt ein positives
Vorzeichen. Die Drehrichtung bestimmt s^;ei· ■<·■:· den 3"
jeweiligen relativen Vorzeichen der Frequenzabweichungen. 1st beispielsweise der Abstand zwischen
den Frequenzen 21 und 22 kleiner als der Abs!and
zwischen den Frequenzen 23 und 24. so dreht sich
uiiN Svficrn im Uhrz.eicerxinr.. während dann wenn ?:
der Absland zwischen den Frequenzen 21 und 22
erößer als der Abstand zwischen den Frequenzen 23

nicht an den

und 24 ist. das System sich im Gcgcmihrzeigcrsinn dreht.

stems ausgefiltert und erscheinen
Widerständen 51 und 52.

Die Differcnzirequenzen werden mittels -Irr Zähler 53 und 54 gezählt, welche LTipulsformungs-Schaltungen enthalten können, um aus der sinusförmigen Differenzfrequenz-Schwingung in un sich bekannter Weise digitale Impulse zu formen. Der Ausgang des Zahlers 53 wird von dem Ausgang des Zählers 54 mittels eines Additionswerkes 55 abgezogen, weiches sr ausgebildet ist. daß der Ausgang des Zählers 53 als negative Zahl zu dem Ausgang des Zählers 54 als posiiiver Zahl addiert wird, wie in der Zählcrtcclinik allgemein bekannt ist. Der Ausgang des Addihon*-- wcrkes 55 ist daher eine Zahl, welche zur gesamten Drehung de> Lasersyriern> während einer Zeit proportional ist. während weu:her die Zähler gearbeitet haben. Ist das Gcsamt-Zählergcbnis positiv, so

Die vier Frequenzen des Ringlasers werden aus 4" der Ausgang des Zähler 54 größer als der Ausgang der geringen Menge an Lascr-Wellenenergie abgclci- des Zählers 53 und die Drehung erfolgt im Gegentct. welche durch den Spiegel 14 hindurch in kleinen Uhrzeigersinn, während bei negativem Gcsamtcrgeb-Mencen austritt, beispielsweise in einer Menge von nis die Drehung im Uhrzeigersinn erfolgt. Wie cbenwenigei als 1 " m, der Gesamtenergie des Laserstrahls. falls aus der Zählertechnik allgemein bekannt, kön-Im Uhrzciccrsinn umlaufende Wellen durchdringen 45 nen zähler so geschaltet und ausgebildet sein, dal? sie den Spiegel 14 längs des mit 30 bezeichneten Weges. während wiederholter Ze tabschnitte eine Zählung während im Gegenuhrzeigcrsinn umlaufende Wellen durchführen, und das Zählergcbnis ist dann zur den Spiegel längs des mit 31 bezeichneten Wege* Drehgeschwindigkeit proportional, durchdringen. Die Strahlen verlaufen durch Polarisa- Die an den Widerständen 51 und 52 anstehenden

tionsfilterplatten 32 beliebiger Art. beispielsweise 5° Spannungssignale haben eine Amplitude, welche vor durch Quarzkristallplatten, welche nut ihrer Z-Achse der Lage der Frequenzen Tiit Bezug auf die Verstärsenkrecht zum Strahl und mit der .Y-Achse oder der kungskurve 90 nach F i g 2 abhängig ist, und diese Y-Achse parallel zum Strahl ausgerichtet sind. Die Signale können daher dazu verwendet werden, eir Dicke der Platten 32 ist in bekannter Weise so ge- Steuersignal zu erzeugen, um die Frequenzen 21 unc wählt, daß die zirkulär polarisierten Wellen in linear 55 22 sowie 23 und 24 symmetrisch zur Mittenfrequen; polarisierte Wellen umgeformt werden, wobei die Ii- der Kennlinie 90 auszurichten. Die Amplituden de near polarisierte Welle jedes Strahls, welche aus genannten Signale werden durch Dioden 61 bzw. 6] rechtszirkular polarisierten Wellen erzeugt wird. ermittelt und erscheinen an Belastungswiderständei rechtwinkelig zu der linear polarisierten Welle steht. 63 bzw. 64, wobei die an diesen Widerständen anste die au* der linkszirkular polarisierten Welle erzeugt ^6o henden Signalspannungen durch Filterkreise aus dei wird. Die Strahlen 30 und 31 werden dann in zwei Widerständen 65 und den Kondensatoren 66 gefühi im wesentlichen gleiche Amplitude besitzende Strah- werden, mittels welchen das gewünschte Frequen2 lcn vermittels teildurchlässigem Spiegel 33 aufgeteilt. Ansprcchvcrhaltcn der Steuersignalschleife gegen wobei die Strahlen, weiche durch die halbverspicgel- über einem Diffcrentialvcrstärkcr 67 bestimmt wire ten Spiegel 33 durchtreten, an Spiegeln 34 reflektiert ⁶5 dessen Ausgang einen piezoelektrischen Kristall bt werden, so daß insgesamt vier Strahlen entstehen. aufschlagt, welcher einer; der Spiegel, nämlich de welche durch vier Polarisationsanalysatoren 35 ge- Spiegel 12, trägt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat dt führt werden. Letztere lassen nur Energie der Welle piezoelektrische Kristall die Form eines Quarzblol

kcs 68, welcher über eine rückwärtige Elektrode 69 gchaltert ist, die Teil einer mechanischen Halterung (nicht dargestellt) bildet, und eine vorderseitige Elektrode 70 aufweist, die den Spiegel 12 trägt. Der Verstärkungsgrad und die Polung des Differcntialvcr- S stärkers 67 sind so gewählt, daß eine Bewegung des Spiegels 12 in solcher Weise erzeugt werden kann, daß mechanische Bewegungen von Teilen des Systems gegeneinander kompensiert werden können, so daß die Frequenzen 21, 22, 23 und 24 symmetrisch zur Mitlcnfrcqucnz oder frequenzmaximaler Verstärkung der Kennlinie 90 bleiben.

In F i g. 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem der Laser 10 die Form eines Cjaslascrs hat, der einen Glaskolben 71 aufweist, in welchem ein Gemisch aus Neon und Helium enthalten ist, welches eine Verstärkung von Wellenlängen von etwa 6328 A bewirkt. Zwei Kathoden 72 sind an seitlichen Armen 73 nahe den Enden des Lasers 10 vorgesehen, welche in den Laser-Innenraum 74 einmünden, der zwischen den Enden des Glaskörpers 71 verläuft und an optischen Fenstern 75 endet. Eine Anode 76 ist in einem Seitenarm 77 angeordnet und mündet etwa in der Mitte zwischen den die Kathoden enthaltenden Armen 73 in den Laserraum 74 ein. Zwischen den Kathoden 72 und der Anode 76 werden vermittels einer Energiequelle 78. vorzugsweise mittels einer einstellbaren Gleichstromquelle elektrische Gleiehstromentladungcn erzeugt.

Der Weg des Laserstrahles wird durch vier Spiegel 80. 81, 82 und 83 bestimmt, welche an den Ecken des im wesentlichen rechteckig verlaufenden Weges angeordnet sind und einen Winkel von etwa 45' gegenüber der Richtung der einfallenden und reflektierten Strahlen einschließen. Die gesamte Anord- 35, nung, weiche den Weg des Laserstrahles bestimmt. Ut auf einer Grundplatte 84 angeordnet, welche eine im wesentlichen starre und feste Lage der Bauteile gewähileistet, um Schwankungen der Weglänge auf Grund mechanischer Schwingungen zu verhindern. Die Grundplatte 84 ist an einem hier nicht eingezeichneten Gegenstand befestigt, dessen Drehung gemessen werden soll. Die Spiegel 80. 81. 82 und 83 können an nicht dargestellten Halterungen in an sich bekannter Weise einstellbar befestigt sein, um den Laserstrahl längs des rechteckig verlaufenden Weges ausrichten zu können. Einer oder mehrere der Spiegel, beispielsweise der Spiegel 82. ist bzw. sind konkav ausgebildet, um die Bündelung des Laserstrahles für den Durchgang durch den Innenraum 74 zu verbessern Gceebcnenfalls kann die gesamte Anordnung vor Fehlern auf Grund von Gasbewegungen längs des I aserstrahlweges dadurch geschützt werden, daß sämtliche Teile des Weges des Laserstrahles außerhalb des gasgefüllten Innenraumes des Kolbens 71 evakuiert werden. Eine Bewegung von Gas innerhalb des Innenraums 74 auf Grund der elektrischen Fntladung wird kompensiert, da die Ionenbcwegung im Gas längs des Innenraums 74 in beiden Richtungen von der Anode 77 weg zu jeder der Kathoden in den Armen 73 erfolgt. Wird also der Laser durch eine Gleichstromcntladung erregt, so treten gleiche und entgegengesetzt gerichtete Bewegungen der Gasteilchen innerhalb des Innenraums 74 auf Die 1 ange des Innenraums 74 ist genügend groß gewählt. um die Verluste im Lasersipnal auf dem Lmlaufwcg überwinden 711 können. Beispielsweise beträgt die lance 2" rm bis H)O cm Die gesamte Wcclancc kann dadurch verkürzt werden, daß zusätzliche Laser auch in die anderen Zweige des rechteckigen Laserstrahlwegcs gelegt werden und gegebenenfalls kann einer oder können mehrere der Spiegel als Teile der Fenster 75 ausgebildet sein, um die Verluste zu vermindern.

In dem dem Laser 10 gegenüberliegenden 2Aveig des rechteckigen Laserstrahlweges liegt ein Bauteil

85 mit polarisationsselektiver Dispersion, welches von einem Quarzkristallkörper gebildet ist. der mit seiner Z-Achse oder optischen Achse parallel zum Ausbreitungsweg des Laserstrahles ausgerichtet ist. Das Bauteil 85 erzeugt die reziproke, polarisationsselcklivc Dispersion, von welcher im Zusammenhang mit dem Bauteil 17 nach F i g. 1 die Rede war.

Ist die durch die reziproke, polarisationsselektive Dispersion hervorgerufene Frequenztrennung verhältnismäßig groß und beträgt beispielsweise 150 MHz, so bewirkt der Faraday-Effekt im Quarzkristall eine ausreichende nichtreziproke, polarisationssclcktive Dispersion, um eine Frequenztrennung von beispielsweise 0.1 ° η derjenigen Frequenztrennung zu erreichen, welche durch die reziproke, polarisationssclektive Dispersion hervorgerufen wird. Die Faraday-Drchung wird mittels eines Permanentmagneten

86 erzeugt, welcher an magnetische Polschuhc 87 und 88 an den Enden des Kristalls 85 angesetzt ist und ein Magnetfeld erzeugt, das koaxial zum Laserstrahl verläuft. Die Polschuhc 87 und 88 sind mit Öffnungen versehen, um den Laserstrahl hindurchtreten zu lassen. Da Veränderungen im Magnetfeld zu Frequenzverschiebungen führen, welche sich im Ausgangssignal auslöschen, ist die Größe des Magnetfeldes kein kritischer Wert und wird für die betreffende Länge des Kristalls 85 so gewählt daß eine ausreichende, η it lit reziproke Polarisationsverschicbung entsprechend den bekannten physikalischen Konstanten von Quarz erreicht wird. Anstelle von Quarz kann eine Vielzahl anderer Werkstoffe verwendet werden, welche die gewünschte reziproke, polarisationssclektive Dispersion und die nichtreziproke Faraday-Polarisationsdispcrsion besitzen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt ein Quarzkristall mit einer Länge von etwa 4 mm bei einer magnetischen Feldstärke von 2000 Gauß die gewünschte Frequenz auf spaltung.

Aus dem System ausgekoppeltes Licht, beispielsweise in den geringen Mengen, welche durch den Spicgei 83 hindurchtreten, fällt auf eine Auswerteinrichtung 89. welche Viertelwellcnplatten. halbdurchlässig verspiegelte Spiegel. Polarisationsanalysatoren und Fotodetcktoren in geeigneter Anordnung enthält, wie dies beispielsweise im Zusammenhang mit Fiel beschrieben wurde. Für das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 besitzt der Laser eine verhältnismäßig scharfe Verstärkungskurve auf Grund der Molckülresonanz. wie in F i g. 2 durch die Kurve 90 gezeigt ist. wobei die Diagrammpunkte halber Leistung einen Absind von etwa 1000 MHz voneinander haben. w;c durch die Punkte 91 angedeutet ist. In einem derartigen System mit einem verhältnismäßig langen Weg des Laserstrahls können nebeneinander liegende Schwingungszusiände oberhalb der Punkte halber Leistung auftreten. Diese Schwingungszustandc haben bei dem gezeigten Beispiel einen Abstand zwischen 300 MHz und 400 MHz von den gewünschten Betriebsfrequenzen 21. 22. 23 und 24 und sind durch die Frcquenzlinien 92 angedeutet. Da die

509 51V212

Kurve 90 im wesentlichen einer Gauss'schen Verteilung des Verstärkungsgewinns über der Frequenz entspricht, kann die Verstärkung des Systems durch Einstellung der Energiequelle 78 so einreguliert werden, daß der Verstärkungsgewinn der Schleife für diejenigen Frequenzen, welche in den Bereichen der Kurve 90 gelegen sind, in welchen sich die nebeneinanderliegenden Schwingungszustände 92 befinden, kleiner als eins ist, was beispielsweise für den unterhalb der Linie 93 gelegenen Teil der Kurve 90 gilt. Die Schwingungszustände 92 werden dann nicht angeregt, und Differenzfrequenzen, welche durch solche Schwingungszustände erzeugt würden, werden demgemäß ausgeschaltet.

Gegebenenfalls können aber auch die benachbarten Schwingungszustände angeregt werden, wenn das System so betrieben wird, daß die Frequenzaufspaltung auf Grund der nichtreziproken Faraday-Drehung nicht einen Wert von wenigen hundert Kilohertz übersteigt. Die Ausgangs-Fotodetektoren, beispielsweise die Detektoren 46 und 48 gemäß F i g. 1 können zusammen mit den Belastungswiderständen 51 und 52 so ausgebildet werden, daß sich eine Nebenschlußkapazität ergibt, durch welche sämtliche Frequenzen etwa oberhalb 1 MHz ausgefiltert werden, so daß die in den Ausgängen auftretenden Differenzfrequenzen Frequenzbänder von einigen wenigen Hz Breite darstellen, welche die Änderungen des Frequenzabstandes zwischen den Hauptfrequenzen und ihren benachbarten Schwingungszuständen darstellen. Diese schmalen Frequenzbänder können in den Zählern 53 und 54 oder in einer Frequenz-Diskriminatorschaltung ausgemittelt werden, was in üblicher Weise geschehen kann. Bei einer solchen Betriebsweise kann gegebenenfalls die Stabilisierung der Weglänge beispielsweise mittels eines einem Spiegel zugeordneten Quarzkristalls, entfallen, da benachbarte Schwingungszustände stets innerhalb der

ίο Verstärkungskurve gelegen sind.

Folgende Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind denkbar. Es können beliebige Lasertypen verwendet werden. Die Breite der Verstärkungsgewinnkurve kann dadurch eingestellt werden, daß die Gasmischungen und die Betriebsströme reguliert werden. Ferner können Festkörper-Laser verwendet werden, beispielsweise mit Rubinkristallen oder mit neodymdotierten Yttriumaluminat-Granatkristallen oder neodymdotierten Yttriumorthoaluminat-Kristallen. Während im allgemeinen die Genauigkeit des Systems bei gegebener Größe mit dem Frequenzbereich zunimmt, sei darauf hingewiesen, daß die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken in gleicher Weise auch bei niedrigeren Frequenzen.

beispielsweise im Mikrowellenbereich anwendbar sind und daß an Stelle eines ausgedehnten Laserverstärkers, wie er hier gezeigt ist, auch andere Verstärker, beispielsweise Halbleitergeräte, verwendet werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 richtungen (46 bis 55) derart verbunden sind, daß die wirksame Länge des übertr.gungsweges zur Patentansprüche: Reeelung der Lage ctei Frequenzen mit Bezug auf λ , Hie Verstärkungskennlinie der Verstärkermmel

1. Drehgeschwindigkeitsmesser, ««besondere ^ _veränderbar ist.

Ringlaser, mit einem Verstärkermittel enthalten- 5 U"J ver den, geschlossenen, die zu messende Drehung
ausführenden Übertragungsweg, in welchem fur
die beiden Ausbreitungsrichtungen in diesem

Übertragungsweg Wellen mit unterschiedlicher

Frequenz anregbar sind und mit Auswerteinnch- io
tungen zur Messung einer drehgeschwindigkeitsabhängigen Differenzfrequenzänderung zwischen
Wellen der unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen, dadurch gekennzeichnet daß Erfindung bezieht sich auf einen Drehgein ein und demselben Übertragungsweg (10 bis 15 Γ* ■ _{di keilsrn}e"sser, insbesondere Ringlaser, mit 16 bzw. 71 bis 88) mindestens je zwei unter- sluvs β _arkermiud enthaltenden, geschlossenen, schiedliche Frequenzen für jede Ausbreitungs- einem _{messende Drehung} ausführenden Übertrarichtung anregbar sind und die sich in der einen " _{in we}lchem für die beiden Ausbreitungs-Ausbreitungsrichtung durch den Übertragungsweg ^^u"^f_n ■ _diesem übertragungsweg Wellen mil fortpflanzenden Wellen eine Frequenz (24) ober- 20 nt hlly Frequenz anregbar sind und mit halb und eine Frequenz (21) unterhalb eines Fre- "" ""\, _inrichtungen zur Messung einer drehgequenzpaares (22, 23) der sich in der anderen A.usv.cn | ₍ Differenzfrequenzände-Ausbreitungsrichtung durch den Übertragung*- ', " J ' >_{chen We}llen der unterschiedlichen Ausbreiweg fortpflanzenden Wellen haben und daß mit- [^u"£ S""

tels der Auswerteinrichtungen (46 bis 55) sowohl 25 ^lU[j^' ^fa _{n der} unterschiedlichen Frequenzen die drehgeschwindigkeitsabhängige Differenzfre- "it übertragungsweg ausbreitenden Wellen

quenzänderung der unteren Frequenzen der WeI- "« abhäneie von der Ausbreitungsrichtung dient

len je einer Ausbreitungsrichtung als auch die Jt- _n„_haeSchwindigkeitsmessern der vorstehend

drehgeschwindigkeitsabhängige Differenzfrequenz- bei "'-Jf^ _n £_{n wie} sie etwa aus der USA,

änderung der oberen Frequenzen der Wellen je 30 ^ "^c _{chrjft 34 68 60}8 Dekannt sind, dem Zweck,

einer Ausbreitungsrichtung auswertbar sind. ^l ^^ langsamer Drehung des Übertragungs-

2. Drehgeschwindigkeitsmesser nach An- gegenseitiger Kopplung ein Zusamspruch 1, dadurch gekennzeichnet, caß der Über- weg«* ^UIJ " _d Frequenzen der in der einen Richtragungsweg (10 bis 16, bzw 71 bis 88) Mittel menwande der ^ ^ _und ^ ._{n der ande}_ (16 bzw. 85) zur Verzögerung der Wellen abhan- 35 lung sic:n _ausbreite_nden Welle (lock-in) vergig von der Richtung ihrer zirkulären Polarisation je» κυza^y -^ ^.^ _{Drehgeschwindigk}eit_sanzeige enthält. . _auch bei sehr langsamer Drehung zu erhalten.

3. Drehgeschwindigkeitsmesser nach An- auch be^sen g ^_{n fur die in einer} spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel uie ire im b _ertragungsweg und die in der z^Pur unterschiedlichen Verzögerung der Wellen ,0 Richtung du^dJ <>«» "bert^g ^f _lau. abhängig von der Polansationsr.chtung einen re- anderen Kien tu t ^ _{bckannten Dreh} ziprok arbeitenden Kristall-Rotator (17 bis 85) ^*™^™^ _durch Fresnel'sche Verzöge-

enthalten. «rmittpu einer rotierend" ι Quarzscheibe, wo-

4. Drehgeschwindigkeitsmesser nach An- rung; vermu eis _{hwjndl keitsänderungen der}

spruch 2 oder 3, dadurch gekennzcchnct, daß die 45 ^" /^^^"^^ Fehler bei diesem Drehge-Mittel zur unterschiedlichen Verzögerung der Q^^^,. _dadurch beseitigt werden sol-Wellen abhängig von der Polar.sationsnchtung schwindi^eitsnlessc Q übertragungsweg

einen Faraday-Rotator (18 bzw. 85) enthalten. en, aaß PJ™"^Ä^rtraguagsweg^esi

5. Drehgeschwindigkeitsmesser nach einem der ein weherer w _{ibe an einer diametra}, Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichne, daß 50 3«^ *SuTSirtoßpuSkt des ersten Übertragungsweges die Verstärkermittel (10) von einem Laser, insbe- ^m ™st P _durClJringt, derart, daß in sondere einem Gaslaser beispielsweise einem gWnuberl^nü» Differenzbildung Feh-Helium-Neon-Laser gebildet sind. f_er auf Grund von Drehgeschwindigkeitsänderungen

6. Drehgeschwmd.gke.tsmesser nach An- J^{r a}^ ^JJ^,,^^ werden können, spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas- 55 de rtjuarz™*™ | bekannten Vorrichtung, daC laser (10) mittels von einer symmetrisch zwischen Nach,eilig «J Dei aer Einflußnahme au! zwei Kathoden (72) gelegenen Anode (76) ausge- diejenigen FehJr cht an ^^ _we]ch( hender Gleichstromentladungen anregbar ,st. der- las Meßcrgebn gen _{eUva durd} art, daß Gasbewegungen im Laser zu im tndci- L"^¹™^™,, vibrationen u.dgl. ernste· gebnis einander auslöschenden Frcqucnzvcrandc- 6° Temperaturanderungen,