SU1675662A1

SU1675662A1 - Оптико-электронный датчик угла поворота

Info

Publication number: SU1675662A1
Application number: SU894682019A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Алексеев; Владимир Николаевич Дроздовский; Людмила Алексеевна Филимонова
Original assignee: Московский Инженерно-Физический Институт
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1991-09-07

Abstract

Изобретение относитс к оптико-электронным измерени м и может быть использовано з угломерных системах. Цель изобретени - повышение помехозащищенности и расширение диапазона измер емых углов. На выходной грани преобразующего элемента 2, выполненного в виде оптически прозрачного двулучепреломл ющего монокристалла , формируетс излучение источника 1 в виде периодической структуры из чередующихс интерференционных полос, сформированных в результате рассе ни излучени источника 1 на микронеоднород- ност х двулучепреломл ющего монокристалла . Выходными гран ми 3 преобразующего элемента 2 служат грани монокристалла, расположенные перпендикул рно биссектрисе угла между двум взаимно ортогональными ос ми симметрии оптической индикатрисы монокристалла . Со стороны выходной грани установлен позиционно-чувствительный фотоприемник 5, регистрирующий параметры интерференционной картины, измен ющейс при изменении угла падени излучени источника 1 на входную грань 4 преобразующего элемента 2.1 ил.

Description

Изобретение относится к оптико-электронным измерениям, может быть использовано в системах измерения угла поворота.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности и расширение диапазона измеряемых углов.

На чертеже показан оптико-электронный датчик.

Оптико-электронный датчик содержит источник 1 излучения, излучающий когерентное оптическое излучение, преобразующий элемент 2, выполненный из оптически прозрачного двулучепреломляющего монокристалла, с включениями микронеоднородностей, выходной 3 и входной 4 граней монокристалла, позиционно-чувствительного фотоприемника 5, расположенного со стороны выходной грани.

Датчик работает следующим образом.

Электромагнитная волна, излученная источником 1 излучения, входя в двулучепреломляющий оптически прозрачный кристалл преобразующего элемента 2, делится на две волны, распространяющиеся с различными скоростями и взаимно ортогональными направлениями Xi и Хг вектора индукции.

Разность фаз этих волн д φ зависит от оптической длины пути, пройденного каждой из них в кристалле, а следовательно, от разности показателей преломления потока излучения в рассматриваемом направлении и равна ό«ρ = 2π(η¹ -η¹¹ )\/λ, (1) где λ - длина волны источника;

11 пип - показатели преломления монокристалла для каждой волны;

I- расстояние в направлении распространения от входной грани.

Каждая из волн, распространяющихся вдоль кристалла, испытывает рассеяние на микронеоднородностях. Если размеры неоднородностей составляют не более 0,11, то согласно теории Рэлеевского рассеяния, рассеянный поток излучения оказывается полностью линейно поляризованным, а в направлений нормали к выходной грани 3 монокристалла проходят лишь определенные компоненты распространяющихся в кристалле потоков излучения, результат взаимодействия которых определяется разностью фазδ φ.

Так как δφ изменяется вдоль направления распространения потока излучения, то интенсивность рассеянного излучения в на’ правлении нормали :< выходной грани 3 будет пространственно промодулирована с периодом Λ ~ 1/( п¹ — п¹¹ ) , определяющим изменение фазы потоков излучения на 2 π. El силу того, что каждому направлению в монокристалле соответствует свое (η¹-η¹¹) = Δη, пространственной модуляции рассеянного измерения соответствует свое значение А а следовательно, и свое значение числа темных и светлых полос интерференционной картины, наблюдаемой со скоростью выходной грани 3. Общее число интерференционных полос, расположенных на выходной грани кристалла, определяется ее линейным размером L по формуле

N = L/A cos а¹ , (2) где L - линейный размер выходной грани;

А - период интерференционной картины;

а¹ - угол между нормалью к входной грани 4 и направлением распространения потока излучения в монокристалле.

Угол а¹ однозначно связан с углом а поворота преобразующего элемента относительно оси 00¹ и, следовательно, каждому значению угла а соответствует вполне определенное значение N числа полос интерференциальной картины.

Позиционно-чувствительный фотоприемник 5 преобразует распределение потока излучения в виде интерференционной картины на выходной грани в электрический сигнал в виде цифрового кода, значение которого однозначно соответствует углу поворота преобразующего элемента 2.

Claims

Формула из об р е т е н и я

Оптико-электронный датчик угла поворота, содержащий источник излучения, преобразующий элемент из оптически прозрачного материала, предназначенный для скрепления с объектом, и регистрирующий блок в виде позиционно-чувствительного фотоприемника, расположенный со стороны выходной грани преобразующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и расширения диапазона измеряемых углов, преобразующий элемент выполнен в виде монокристалла из двулучепреломляющего материала с размерами микронеоднородностей не более 0,11, где к - длина волны излучения источника, выходная грань преобразующего элемента расположена перпендикулярно биссектрисе угла между двумя взаимно ортогональными осями симметрии оптической индикатрисы монокристалла, а источник излучения выполнен в виде лазера.