SU1693370A1

SU1693370A1 - Device for measuring angular displacements

Info

Publication number: SU1693370A1
Application number: SU894701188A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Борисович Бирман; Маргарита Борисовна Бирман; Мирон Исакович Гроссман; Вячеслав Аркадьевич Седельников
Original assignee: Саратовский Филиал Института Машиноведения Им.А.А.Благонравова; Предприятие П/Я В-8695
Priority date: 1989-06-05
Filing date: 1989-06-05
Publication date: 1991-11-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени угловых перемещений. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени за счет исключени вли ни дестабилизирующих факторов на результаты измерени . Оптический коммутатор 3 направл ет пучки лучей источника 1 когерентного излучени в один из световодов 4, выходные торцы которых оптически св заны с входами соответствующих пленарных интерферометров 5. Все планарные интерферометры 5 установлены в одной плоскости равномерно в секторах круга, а пластина 15, выполненна в виде сектора из электроThe invention relates to a measurement technique and can be used to measure angular displacements. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the influence of destabilizing factors on the measurement results. The optical switch 3 directs the beams of the coherent radiation source 1 to one of the optical fibers 4, the output ends of which are optically connected to the inputs of the corresponding plenary interferometers 5. All planar interferometers 5 are installed in the same plane evenly in the sectors of a circle, and the plate 15 is made in the form of sector of electro

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени угловых перемещений.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure angular displacements.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени за счет исключени вли ни дестабилизирующих факторов на результаты измерени .The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the effect of destabilizing factors on the measurement results.

На чертеже представлена функциональна схема устройства.The drawing shows the functional diagram of the device.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучени и последовательно установленные по ходу пучка лучей источника 1 светоделитель 2, оптический коммутатор 3, п световодов 41 -4П, входные торцы которых оптически св заны с оптическим коммутатором 3, п интерференционных узлов, каждый из которых выполнен в виде пла- нарного интерферометра 5, содержащего светоделитель б, блок 7 отражателей, светоделитель 8, фотоприемник 9, на внешнюю поверхность планарного интерферометра 5 между светоделител ми 6 и 8 напылены электропровод щие сегменты 10.The device contains a source of coherent radiation 1 and successively installed along the beam of the source 1, a splitter 2, an optical switch 3, n optical fibers 41-4P, the input ends of which are optically coupled to the optical switch 3, n interference nodes, each - A bary interferometer 5 containing a beam splitter b, a block 7 of reflectors, a beam splitter 8, a photodetector 9, electroconductive segments 10 are sprayed onto the outer surface of the planar interferometer 5 between the beam splitters 6 and 8.

Все интерференционные узлы установлены в одной плоскости равномерно в секторах круга так, что блок отражателей 7 каждого интерференционного узла располагаетс ближе к центру круга по отношению к светоделител м 6 и 8 этого интерференционного узла, а вход каждого интерференционного узла (светоделитель 6) оптически св зан с соответствующим выходным торцом световода 4.All interference nodes are installed in the same plane evenly in sectors of a circle so that the block of reflectors 7 of each interference node is located closer to the center of the circle relative to the beam splitters 6 and 8 of this interference node, and the input of each interference node (beam splitter 6) is optically connected corresponding output end of the light guide 4.

В каждом интерференционном узле фотоприемник 9 оптически св зан с выходным торцом световода 4 и через светоделитель 8, электропровод щий сегмент 10, светоделитель 6, и через светоделитель 8, блок отражателей 7, светоделитель 6.At each interference node, the photodetector 9 is optically coupled to the output end of the light guide 4 and through the beam splitter 8, the electrically conductive segment 10, the beam splitter 6, and through the beam splitter 8, the reflector unit 7, the beam splitter 6.

Устройство также содержит фотоприемник 11, оптически св занный через светоделитель 2 с источником 1, блок 12 регистрации, входы которого подключены к выходу фотоприемника 11 и выходам фотоприемников 9, а выход которого подключен к управл ющему входу оптического коммутатора 3, индикатор 13, вход которого подключен к выходу блока 12 регистрации, источник 14 напр жени , п выходов которого подключены к п электропровод щим сегментам 10, пластину 15, выполненную в виде сектора из электропровод щего материала, установленную вблизи плоскости , в которой расположены пленарные интерферометры 5 с возможностью поворотаThe device also contains a photodetector 11, optically coupled via a splitter 2 to a source 1, a recording unit 12, whose inputs are connected to the output of the photoreceiver 11 and the outputs of photoreceivers 9, and the output of which is connected to the control input of the optical switch 3, the indicator 13, which is connected to the output of the registration unit 12, the voltage source 14, the n outputs of which are connected to the n electrically conductive segments 10, the plate 15, made in the form of a sector of electrically conductive material, mounted near the plane in which th Plenary interferometers arranged rotatably 5

вокруг оси, проход щей через центр круга, в котором расположены интерференционные узлы, предназначенную дл скреплени с объектом измерени (не показан) и электрически св занную с п+1 выходом источника 14 напр жени .around an axis passing through the center of the circle in which the interference nodes are located, intended to be bonded to the object of measurement (not shown) and electrically connected to the n + 1 output of the voltage source 14.

Угловой размер сектора пластины 15 превышает угловой размер каждого интерференционного узла, а радиус сектора пластины 14 равен рассто нию от центра кругаThe angular size of the sector of the plate 15 exceeds the angular size of each interference node, and the radius of the sector of the plate 14 is equal to the distance from the center of the circle

до блока отражателей интерференционного узла.to block the reflectors of the interference node.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Пучки лучей источника 1 когерентного излучени дел тс светоделителем 2 на два пучка лучей, один из которых, отразившись от светоделител 2, попадает на фотоприемник 11, а второй, пройд через светоделитель 2, попадает в оптический коммутатор 3, который направл ет его в один из световодов 4. Далее пучки лучей попадают в один из пленарных интерферометров 5.The beams of coherent radiation source 1 are divided by the beam splitter 2 into two beam of rays, one of which, reflected from the beam splitter 2, hits the photodetector 11, and the second passes through the beam splitter 2 and enters the optical switch 3, which directs it to one of light guides 4. Next, the beams of light fall into one of the plenary interferometers 5.

Рассмотрим работу одного из них. Пучки лучей после выходного торца световода 4 дел тс -светоделителем 6 на два пучка лучей, один из которых попадает на фотоприемник 9, отразившись от блока 7 отражателей и пройд через светоделитель 8, аConsider the work of one of them. Beams of rays after the output end of the light guide 4 are divided into - by a beam splitter 6 into two beams of rays, one of which hits the photodetector 9, reflected from the block 7 of reflectors and passes through the beam splitter 8, and

второй - отразившись от светоделител 8. Эти пучки лучей интерферируют друг с другом , и в плоскости фотоприемника 9 образуетс интерференционна картина. Фаза одного интерферирующего пучка лучей,the second is reflected from the beam splitter 8. These beams of rays interfere with each other, and an interference pattern is formed in the plane of the photodetector 9. Phase of one interfering beam of rays

прошедшего через блок отражателей 7. измен етс в зависимости от у левого размеpa пластины 15, наход щейс над блоком отражателей 7, а следовательно, выходной сигнал фотоприемника 9 зависит от углового положени пластины 15.passing through the block of reflectors 7. varies depending on the left dimension of the plate 15 located above the block of reflectors 7, and therefore, the output signal of the photodetector 9 depends on the angular position of the plate 15.

Два соседних планарных интерферометра 5 согласовывают таким образом, что угол поворота объекта контрол определ ют по тому интерферометру 5, на котором крутизна сигнала наибольша . Согласование интерферометров 5 обеспечивают за счет подбора соответствующего напр жени на электропровод щих сегментах 10.Two adjacent planar interferometers 5 are coordinated in such a way that the angle of rotation of the control object is determined by that interferometer 5 on which the signal slope is greatest. The matching of the interferometers 5 is ensured by selecting the appropriate voltage on the electrically conducting segments 10.

Оптический коммутатор 3 по сигналу с выхода блока 12 регистрации направл ет пучки лучей в тот планарный интерферометр 5, где величина сигнала I с выхода фотоприемника 9 удовлетвор ет условиюThe optical switch 3, according to the signal from the output of registration unit 12, directs the beam of rays to that planar interferometer 5, where the magnitude of the signal I from the output of the photoreceiver 9 satisfies the condition

2 -V5 | 2 2 -V5 | 2

где 10 - величина сигнала с выхода фотоприемника 9, пропорциональна мощности излучени источника 1 когерентного излучени .where 10 is the magnitude of the signal from the output of the photodetector 9, is proportional to the radiation power of the source 1 of coherent radiation.

Дл того, чтобы определить, какой из планарных интерферометров 5 перекрыт пластиной 15 в начальный момент времени, оптический коммутатор 3 по сигналу с выхода блока 12 регистрации последовательно направл ет пучки лучей в каждый интерферометр . В случае отсутстви пластины 15In order to determine which of the planar interferometers 5 are covered by the plate 15 at the initial moment of time, the optical switch 3, according to the signal from the output of the registration unit 12, sequentially sends beams of light to each interferometer. In the absence of a plate 15

над интерферометром 5 величина - можетabove the interferometer 5 value - can

1о1o

принимать лишь три значени 0, - и 1. Отличие величины - от этих значений свидеlotake only three values 0, - and 1. The difference in magnitude is from these values

тельствует о наличии над ними пластины 15. С выхода блока 12 регистрации на индикатор 13 поступает сигнал, пропорциональный угловому положению планарного интерферометра 5, над которым находитс пластина 15.This indicates the presence of a plate 15 above them. From the output of the registration unit 12, an indicator 13 receives a signal proportional to the angular position of the planar interferometer 5, above which the plate 15 is located.

Предлагаемое устройство обеспечивает контроль угла поворота объектов в пределахThe proposed device provides control of the angle of rotation of objects within

360° с высокой точностью, так как дестабилизирующие факторы так же как изменение температуры, воздушные потоки и т п не вли ют на результаты измерени углового360 ° with high accuracy, since destabilizing factors as well as temperature change, air flow, and so on do not affect the measurement results of the angular

положени пластины 15 посредством планарного интерферометраthe position of the plate 15 by means of a planar interferometer

Claims

Apparatus for measuring angular displacements, comprising a coherent radiation source and an interference unit in the form of a beam splitter, a block of reflectors and a recording unit, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, it is equipped with an optical switch installed at the output of a coherent radiation source, optical fibers whose input ends are optically coupled to the switch, additional interference nodes made

similar to the first interference node and installed so that all interference nodes are located in the same plane evenly in sectors of a circle so that the block of reflectors of each interference node is closer to the center of the circle relative to the beam splitter of this interference node, plate, you; completed in the form of a sector of electrically conductive material installed with

the ability to rotate around the axis passing through the center of the circle in which the interference nodes are located and intended to be attached to the object of measurement, the beam splitter of each interference node is optically coupled to the output end of the corresponding fiber, the number of which is equal to the number of interference nodes; as

a planar interferometer based on a planar waveguide, the angular size of the plate sector exceeds the angular size of each interference node, and the radius of the plate sector is equal to the distance from

center of the circle to the block of reflectors of the interference node.