PL183226B1 - Deflektor światła - Google Patents

Abstract

Deflektor światła zawierający co najmniej jeden przetwornik piezoelektryczny drgań ścinania i zwierciadło, znamienny tym, że ma postać stożka ściętego (1), który na węższym końcu ma zamocowane zwierciadło (2), a drugi koniec jest zamocowany i ma co najmniej jedną parę przetworników piezoelektrycznych (3,3', 4,4') drgań ścinania zamocowanych naprzeciwko siebie przy szerszym końcu na ścianie bocznej stożka ściętego (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest deflektor światła, przeznaczony zwłaszcza do odchylania wiązki laserowej, zwłaszcza do zdalnego badania ruchu obrotowego w niedostępnych miejscach urządzenia.

Znany jest deflektor światła z polskiego opisu patentowego nr 173408, który zawiera przetwornik piezoelektryczny drgań ścinania w postaci płytki. Na jednym brzegu płytki zamocowane jest zwierciadło, a na dwóch brzegach przylegających usytuowane są elektrody przetwornika. Przyłożenie napięcia elektrycznego do elektrod powoduje wygięcie płytki i odchylenie zwierciadła, a tym samym odchylenie wiązki światła padającej na to zwierciadło.

Znane deflektory pozwalają na odchylanie wiązki światła jedynie o małe kąty i w kierunku jednej osi współrzędnej.

Istota deflektora według wynalazku polega na tym, że ma postać stożka ściętego, który na węższym końcu ma zamocowane zwierciadło, a drugi koniec jest zamocowany. Na ścianie bocznej stożka ściętego przy jego szerszym końcu jest zamocowana co najmniej jedna para przetworników piezoelektrycznych drgań ścinania usytuowanych naprzeciwko siebie.

Deflektor według wynalazku umożliwia odchylanie wiązki światła o bardzo duże kąty, zwłaszcza przy zastosowaniu materiału o dużej wytrzymałości na zginanie a także umożliwia odchylanie wiązki światła w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia deflektor w widoku aksonometrycznym.

Deflektor przedstawiony na fig. 1 ma postać stożka ściętego 1, który na powierzchni ściętego końca ma zamocowane zwierciadło 2, a powierzchnia podstawy stożka jest przytwierdzona do suportu 6. Na powierzchni bocznej stożka ściętego 1 są przytwierdzone dwie pary przetworników 3,3' i 4,4' drgań ścinania. Oba przetworniki w parze są usytuowane naprzeciwko siebie tak, że sąsiednie przetworniki 3',4 i 4',3 są przesunięte względem siebie na obwodzie stożka w fazie o 90°. Do elektrod przetworników 3 A, 3B, 4A, 4B, przyłączone jest poprzez wyłącznik źródło napięcia. Źródło światła wysyła wiązkę światła 5, która pada na zwierciadło 2. Jeśli źródło napięcia 7 jest odłączone wiązka światła 5 pada na zwierciadło 2 prostopadle.

Przetworniki piezoelektryczne drgań ścinania pionowe 3,3 powodują generację fali giętnej w kierunku zwierciadła 2 i wyginanie stożka ściętego 1 w kierunku pionowym. Amplituda drgań jest maksymalna gdy częstotliwość napięcia elektrycznego przyłożonego do elektrod 3A, 3B, jest równa częstotliwości własnej stożka ściętego 1. Drgający swobodny jej koniec a wraz z nim zwierciadło 2 zmieniają położenie w przestrzeni i kąt nachylenia tym bardziej im amplituda drgań jest większa. Drgająca w płaszczyźnie pionowej belka 1 powoduje zmianę kąta nachylenia zwierciadła o kąt 2 5φ, natomiast kąt defleksji wiązki świetlnej 5 wynosi 4 5f gdzie: δφ - kąt zawarty między belką odchyloną i nie odchyloną Odbita od zwierciadła 2 wiązka światła 5 odchylana jest wzdłuż prostej pionowej z częstotliwością i amplitudą napięcia przyłożonego do elektrod 3A, 3B. W przypadku gdy wiązka światła pada na zwierciadło 2 to jest ona także odchylana w kierunku pionowym o taki sam kąt 4δφ.

183 226

Jeśli zachodzi potrzeba odchylania wiązki światła 5 w kierunku poziomym napięcie elektryczne przykładane jest do elektrod 4A, 4B przetworników piezoelektrycznych 4, 4'. Stożek ścięty 1 wyginany jest w kierunku poziomym, a kąt deflekcji w kierunku poziomym także wynosi 4 δφ.

Amplituda drgań stożka ściętego 1 a przez to i kąt odchylenia zwierciadła 2 oraz kąt deflekcji jest zależne od przekroju poprzecznego stożka ściętego 1 zgodnie z zależnością:

P = AgV³ S2 gdzie: P - moc generowanej fali giętnej,

A - powierzchnia przekroju belki 1, g - gęstość tworzywa z którego wykonany jest stożek,

V - prędkość fali giętnej, a S - amplituda wygięcia.

Jak wynika z powyższej zależności amplituda fali giętnej rośnie w kwadracie gdy maleje przekrój stożka ściętego 1 i w miejscu gdzie zamocowane jest zwierciadło 2 amplituda może wzrosnąć kilkaset razy. Ze względu na duże wygięcie stożka ściętego 1 koniecznym jest aby był on wykonany z materiału o dużej wytrzymałości na zginanie. Jednoczesne przyłożenie napięcia elektrycznego na obie pary przetworników 3,3' i 4,4' powoduje wytworzenie dwóch wzajemnie prostopadłych fal giętnych i odchylanie wiązki świetlnej 5 w kierunku poziomym i pionowym. W przypadku gdy fazy obu napięć są różne następuje krążenie wiązki świetlnej odchylanej po kole, po elipsie, lub po prostych ułożonych ukośnie. Pozwala to na zdalne badanie ruchu obrotowego w niedostępnych miejscach urządzenia.

183 226

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz

Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Deflektor światła zawierający co najmniej jeden przetwornik piezoelektryczny drgań ścinania i zwierciadło, znamienny tym, że ma postać stożka ściętego (1), który na węższym końcu ma zamocowane zwierciadło (2), a drugi koniec jest zamocowany i ma co najmniej jedną parę przetworników piezoelektrycznych (3,3', 4,4') drgań ścinania zamocowanych naprzeciwko siebie przy szerszym końcu na ścianie bocznej stożka ściętego (1).