DE405462T1 - Optisches system zum messen von linear- oder winkelaenderungen. - Google Patents
Optisches system zum messen von linear- oder winkelaenderungen.Info
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- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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Claims (12)
1. System zum Messen der Versetzung eines sich bewegenden Gegenstands
, mit:
einer Quelle (1) eines monochromatischen Lichtbündels (100) einer ersten Wellenlänge;
einem akusto-optischen Modulator (2), der als Bragg-Modulator
betrieben ist, zum Erzeugen eines ersten Bündels (101), das die gleiche Wellenlänge hat wie das von der Quelle (1)
emittierte Bündel, und eines zweiten Bündels (102), das Strahlungen mindestens einer zweiten, von der ersten
Wellenlänge unterschiedlichen Wellenlänge enthält, aus dem von der Quelle emittierten Lichtbündel (100) und zum Senden
der beiden Bündel (101, 102) entlang zwei unterschiedlichen Wegen;
Einrichtungen (7, 24) zum Rekombinieren der beiden Bündel
(101, 102) am Ende der Wege;
Einrichtungen (12, 27) zum Erzeugen wenigstens eines elektrischen Signals, das die Schwebung zwischen den
rekombinierten Signalen wiedergibt,
- Einrichtungen (13, 14, 28) zum Verarbeiten des Schwebungssignals
bzw. der Schwebungssignale;
dadurch gekennzeichnet, daß:
dadurch gekennzeichnet, daß:
der akusto-optische Modulator (2) durch ein elektrisches Signal getrieben ist, dessen Frequenz periodisch verändert
wird, so daß das zweite Bündel (102) ein Bündel sich ändernder Frequenz ist und mit einem Winkel emittiert wird,
der sich mit der Treibfrequenz des Modulators (2) ändert;
zwischen dem Modulator (2) und den rekombinierenden Einrichtungen (7, 24) ein optisches Kollimatorsystem (4) auf dem Weg des zweiten Bündels (102) angeordnet ist, um das zweite Bündel (102) zu einem kollimierten Bündel (103) umzuwandeln, das unabhängig vom Emissionswinkel in einer konstanten Richtung fortschreitet;
zwischen dem Modulator (2) und den rekombinierenden Einrichtungen (7, 24) ein optisches Kollimatorsystem (4) auf dem Weg des zweiten Bündels (102) angeordnet ist, um das zweite Bündel (102) zu einem kollimierten Bündel (103) umzuwandeln, das unabhängig vom Emissionswinkel in einer konstanten Richtung fortschreitet;
die Einrichtungen (12, 27) zum Erzeugen des Schwebungssignals bzw. der Schwebungssignale ein Signal erzeugen können, dessen
Frequenz variabel ist und zu jedem Zeitpunkt von der augenblicklichen Stellung des sich bewegenden Gegenstands in
Bezug zu einer Referenzposition abhängt; und
die Einrichtungen (14) zum Verarbeiten des Schwebungssignals bzw. der Schwebungssignale die Frequenz des Schwebungssignals bzw. der Schwebungssignale in der augenblicklichen Position des sich bewegenden Gegenstands messen können, um sie mit einer Frequenz des selben Schwebungssignals bzw. der selben Schwebungssignale zu vergleichen, die in der Referenzposition des sich bewegenden Gegenstands bestimmt wurde, und die gesamte Ortsveränderung berechnen können, wobei sie vom Unterschied zwischen den beiden Frequenzwerten ausgehen.
die Einrichtungen (14) zum Verarbeiten des Schwebungssignals bzw. der Schwebungssignale die Frequenz des Schwebungssignals bzw. der Schwebungssignale in der augenblicklichen Position des sich bewegenden Gegenstands messen können, um sie mit einer Frequenz des selben Schwebungssignals bzw. der selben Schwebungssignale zu vergleichen, die in der Referenzposition des sich bewegenden Gegenstands bestimmt wurde, und die gesamte Ortsveränderung berechnen können, wobei sie vom Unterschied zwischen den beiden Frequenzwerten ausgehen.
2. Sytem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen
linearer Versetzungen der sich bewegende Gegenstand mit den das Schwebungssignal erzeugenden Einrichtungen (12) integral ist und
deren seitliche Verschiebung parallel zur Achse des optischen Kollimatorsystems bewirkt.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen von winkelmäßigen Versetzungen zwischen dem optischen Kollimatorsystem
(4) und den das Bündel rekombinierenden Einrichtungen (7, 24)
eine Platte (5) mit ebenen und parallelen Flächen sowie einer gegebenen Brechungszahl und gegebenen Dicke angeordnet ist, die für
die Drehung mit dem sich bewegenden Gegenstand integral ausgebildet und rechtwinklig zur Fortschreitungsrichtung des kollinderten
Bündels (103) angeordnet ist, wenn sich der sich bewegende
Gegenstand in seiner Referenzposition befindet.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen von winkelmäßigen Versetzungen strömungs-unterhalb der das Bündel
rekombinierenden Einrichtungen (7, 24) eine Platte (5) mit ebenen und parallelen Flächen sowie einer gegebenen Brechungszahl und
gegebenen Dicke angeordnet ist, die für die Drehung mit dem sich bewegenden Gegenstand integral ausgebildet und rechtwinklig zur
Fortschreitungsrichtung des rekombinierten Bündels angeordnet ist, wenn sich der sich bewegende Gegenstand in seiner Referenzposition
befindet, und daß die das Schwebungssignal erzeugenden Einrichtungen wenigstens einen mit der Plattenrückseite integralen ersten
Photodetektor (12) umfassen.
5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen von winkelmäßigen Versetzungen strömungs-unterhalb der das Bündel
rekombinierenden Einrichtungen (7, 24) eine hohle Platte (5) mit ebenen und parallelen Flächen sowie einer gegebenen Brechungszahl
und gegebenen Dicke angeordnet ist, die für die Drehung mit dem sich bewegenden Gegenstand integral ausgebildet und rechtwinklig
zur Fortschreitungsrichtung des rekombinierten Bündels angeordnet ist, wenn sich der sich bewegende Gegenstand in seiner Referenzposition
befindet, und daß die das Schwebungssignal erzeugenden Einrichtungen wenigstens einen ersten innerhalb der Platte
angeordneten Photodetektor (12) umfassen.
6. System nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Photodetektor (12) auf die Achse des optischen Kollimatorsystems (4) ausgerichtet ist.
7. System nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß
am Weg des ersten Bündels (101) und des kollimierten Bündels (103)
jeweilige Strahlspalter (20, 21) angeordnet sind, die das von ihnen
empfangene Bündel in zwei Teile (101a, 101b, 103a, 103b) spalten
und diese Teile (101a, 101b, 103a, 103b) an jeweilige erste und zweite rekombinierende Einrichtungen (7, 24) senden, die ersten
bzw. zweiten Schwebungssignale-Generatoreinrichtungen (12, 27) zugeordnet sind, denen erste und zweite Signalverarbeitungseinrichtungen
(13, 28, 14) folgen, wobei der erste und der zweite Teil (103a, 103b) des kollimierten Bündels entlang unterschiedlichen
Richtungen zur Platte (5) gesendet sind und auf unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche der Platte (5) auftreffen.
8. System nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß
am Weg des ersten Bündels (101) und des kollimierten Bündels (103)
jeweilige Strahlspalter (20, 21) angeordnet sind, die das von ihnen empfangene Bündel in zwei Teile (101a, 101b, 103a, 103b) spalten
und diese Teile (101a, 101b, 103a, 103b) an jeweilige erste und zweite rekombinierende Einrichtungen (7, 24) senden, die ersten
bzw. zweiten Schwebungssignale-Generatoreinrichtungen (12, 27) zugeordnet sind, denen erste und zweite Signalverarbeitungseinrichtungen
(13, 28, 14) folgen; daß die rekombinierenden Einrichtungen (7, 24) jeweilige Bündel erzeugen, die entlang unterschiedlichen
Richtungen zur Platte gesendet sind und auf unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche der Platte (5) auftreffen; und daß
die ersten und die zweiten Schwebungssign.al-Generatoreinrichtungen einen ersten und einen zweiten Photodetektor (12, 27) umfassen, die
jeweils in der Bahn eines betreffenden von der rekombinierenden Einrichtung kommenden Bündels angeordnet sind.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Photodetektor (12) und der zweite Photodetektor (27) integral mit
der Ausgangsfläche der Platte sind.
10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte
eine hohle Platte ist und der erste Photodetektor (12) und der zweite Photodetektor (27) innerhalb der Platte angeordnet sind.
11. System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Photodetektor auf die Achse des optischen Kollimatorsystems (4) ausgerichtet ist und der zweite Photodetektor
auf die Bahn ausgerichtet ist, gemäß der eine mit einer zentralen
Frequenz im zweiten Teil (103b) des kollinderten Bündels (103) oder
im von der zweiten rekombinierenden Einrichtung ausgehenden Bündel
auf der Platte (5) auftrifft.
12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Teil des kollimierten Bündels oder das von der zweiten rekombinierenden
Einrichtung ausgehende Bündel auf der Platte rechtwinklig zur Achse des optischen Kollimatorsystems eintrifft.
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| DE9090112155T Expired - Fee Related DE69000564T2 (de) | 1989-06-27 | 1990-06-26 | Optisches system zum messen von linear- oder winkelaenderungen. |
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