SU794373A2 - Apparatus for measuring twisting angles - Google Patents
Apparatus for measuring twisting angles Download PDFInfo
- Publication number
- SU794373A2 SU794373A2 SU792714012A SU2714012A SU794373A2 SU 794373 A2 SU794373 A2 SU 794373A2 SU 792714012 A SU792714012 A SU 792714012A SU 2714012 A SU2714012 A SU 2714012A SU 794373 A2 SU794373 A2 SU 794373A2
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- angle
- phase
- quarter
- modulator
- compensator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
1one
Изобретение относитс к геодезическому приборостроению, в частности к геодезическим приборам дл измерени углов скручивани .The invention relates to geodetic instrumentation, in particular to geodetic instruments for measuring torsion angles.
По основному авт. св. № 569849 известно устройство дл измерени углов скручивани , содержащее п;риемопередатчик, состо щий из осветител , автоколлимационной телескопической системы, оптического делител дл пространственного разделени передающего и приемного каналов, анализатора-модул тора и фотоприемника. Углоизмерительный датчик, расположенный соосно с приемопередатчиком и укрепленный на объекте, состоит из фазовой пластинки и зеркально-линзового отражател . В электронный блок вход т узкополосный усилитель , генератор, фазовый детектор и индикатор .According to the main author. St. No. 5,69849, a device for measuring torsion angles is known, comprising a pickup transceiver consisting of an illuminator, an autocollimation telescopic system, an optical divider for spatial separation of the transmitting and receiving channels, the analyzer-modulator and the photodetector. An angular measuring sensor, located coaxially with the transceiver and mounted on the object, consists of a phase plate and a mirror-lens reflector. The electronic unit includes a narrowband amplifier, a generator, a phase detector and an indicator.
Однако отсутствие в схеме прибора компенсирующего узла приводит к пестабильиости работы устройства, к амплитудно-фазовым погрешност м, к нелинейности и нестабильности выходной характеристики и увеличению систематической ощибки и, следовательно, снижает точность измерени .However, the absence of a compensating unit in the circuit of the device leads to a pestable operation of the device, to amplitude-phase errors, to nonlinearity and instability of the output characteristic and to an increase in the systematic error and, therefore, reduces the accuracy of measurement.
Целью изобретени вл етс повыщение точности измерени углов скручивани .The aim of the invention is to increase the accuracy of the measurement of the twist angles.
Это достигаетс тем, что в устройство введены модул тор-компенсатор, согласующий трансформатор, источник посто нного напр жени и регул тор смещени , при этом модул тор-компенсатор, состо щий из электрооптического кристалла и двух фазовых четвертьволновых пластинок и расположенный между излучателем и оптическим делителем, подключен через согласующий трансформатор к генератору и через обмотку трансформатора к источнику посто нного напр жени , выход которого подключен к индикатору, а вход соединен с регул тором смещени , подключенным к фазовому детектору.This is achieved by introducing a modulator-compensator, a matching transformer, a constant voltage source and a bias regulator into the device, with a modulator-compensator consisting of an electro-optical crystal and two quarter-wave plates located between the radiator and the optical divider. connected through a matching transformer to the generator and through the winding of the transformer to a constant voltage source, the output of which is connected to the indicator, and the input connected to the bias regulator, connected to the phase detector.
На фиг. 1 изображена функциональна FIG. 1 depicts functional
схема устройства; па фиг. 2 - угловые зависимости поворота вектора преимущественной пол ризации от поворота углоизмерительного датчика и компенсационного поворота.device layout; pas figs. 2 shows the angular dependences of the rotation of the vector of preferential polarization on the rotation of the angle-measuring sensor and the compensation rotation.
Устройство содержит приемопередатчик 1 и углоизмерптельный датчик 2, укрепленный на измер емом объекте 3. Приемопередатчик содержит осветитель 4 (например, лазер), модул тор-компенсатор, включаюпдий фазовую четвертьволновую пластинку 5, главна ось которой располол ена под углом 45° к оси X, электрооптический кристалл 6 (например, АДП, КДП, LN) и фазовую четвертьволновую пластинку 7, главна ось которой расположена под угломThe device contains a transceiver 1 and an angle-measuring sensor 2 mounted on the object to be measured 3. The transceiver contains an illuminator 4 (for example, a laser), a compensator-to-compensator modulator, including a quarter-wave plate 5, the main axis of which is located at an angle of 45 ° to the X axis, an electro-optical crystal 6 (for example, ADP, KDP, LN) and a quarter-wave plate 7, the main axis of which is angled
-45°к оси X, оптический делитель 8, раздел ющий передающий и приемный каналы, и телескопическую систему 9. Углоизмерительный датчик, принимающий и передающий излучение, содержит фазовую четвертьволновую пластинку 10, главна ось которой располол ена под уголом р 45° к оси X, объектив 11 и отражательное зеркало 12, жестко закрепленные в одном корпусе .-45 ° to the X axis, an optical divider 8 dividing the transmitting and receiving channels, and a telescopic system 9. The angle measuring sensor receiving and transmitting radiation contains a quarter-wave plate 10, the main axis of which is located at an angle of 45 ° to the X axis , a lens 11 and a reflective mirror 12, rigidly fixed in one case.
Приемный канал приемопередатчика образован анализатором 13, анализирующим плоскость пол ризации приход щего излучени , и фотоприемником 14. Фотоприемник подключен через узкополосный усилитель 15 к сигнальному входу фазового детектора 16, выход которого соединен с регул тором смещени 17, подключенным к источнику посто нного напр жени 18, один из выходов которого подключен к индикатору 19, а другой через вторичную обмотку трансформатора 20 подключен к электрооптическому кристаллу. Вторична обмотка трансформатора 20 соединена с одним из выходов генератора 21, другой выход которого подключен к опорному входу фазового детектора .The receiving channel of the transceiver is formed by an analyzer 13 analyzing the polarization plane of the incoming radiation and the photoreceiver 14. The photoreceiver is connected via a narrowband amplifier 15 to the signal input of the phase detector 16, the output of which is connected to a bias regulator 17 connected to a constant voltage source 18, one of the outputs of which is connected to the indicator 19, and the other through the secondary winding of the transformer 20 is connected to an electro-optical crystal. The secondary winding of the transformer 20 is connected to one of the outputs of the generator 21, the other output of which is connected to the reference input of the phase detector.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Источник излучени 4 посылает пучок линейно пол ризованного света с азимутом пол ризации 6 0 (т. е. вектор преимущественных колебаний Е направлен вдоль оси X). Пучок света падает на фазовую четвертьволновую пластинку 5. После прохождени ее свет становитс циркул рпо пол ризованным и, пройд через электрооптический кристалл Ь, преобразуетс фазовой четвертьволновой пластинкой 7 в линейно пол ризованный свет с азимутом . Пройд оптический делитель 8, пучок света коллимируетс телескопической системой 9 и после прохождени рассто ни L падает на фазовую четвертьволновую пластинку 10 углоизмерительного датчика 2. Пройд объектив 11 и отразившись от зеркала 12, пучок вторичного в обратном ходе проходит объектив и фазовую четвертьволновую пластинку. Выход щий из датчика пучок будет линейно пол ризован с азимутом Y 90° (т. е. вектор преимущественных колебаний р направлен вдоль оси Y), так как сумма двух фазовых четвертьволновых пластинок с одинаковым направлением главных осей работает как фазова полуволнова пластинка. Пройд рассто ние L в обратном ходе, пучок света преобразуетс телескопической системой и, отразившись от оптического делител , поступает на анализатор 13, азимут плоскости наибольшего пропускани которого расположен под углом , т. е. его плоскость наибольшего пропускани перпендикул рна плоскости колебаний приход щего линейно пол ризованного света. Следовательно, интенсивность поступающего на фотоприемникThe radiation source 4 sends a beam of linearly polarized light with a polarization azimuth of 6 0 (i.e., the vector of preferential oscillations E is directed along the X axis). A beam of light falls on the phase quarter-wave plate 5. After its passage, the light becomes circularly polarized and, passing through the electro-optical crystal b, is converted by the phase quarter-wave plate 7 into linearly polarized light with azimuth. Having passed the optical divider 8, the light beam is collimated by the telescopic system 9 and after passing the distance L falls on the phase quarter-wave plate 10 of the angle measuring sensor 2. Pass the objective 11 and reflected from the mirror 12, the secondary beam goes back through the objective and the phase quarter-wave plate in reverse. The beam coming out of the sensor will be linearly polarized with an azimuth of Y 90 ° (i.e., the vector of preferential oscillations p is directed along the Y axis), since the sum of two quarter-wave phase plates with the same direction of the main axes works as a half-wave phase plate. Passing the distance L in the reverse direction, the light beam is transformed by the telescopic system and, reflected from the optical divider, enters the analyzer 13, the azimuth of the plane of maximum transmission of which is angled, i.e. its plane of maximum transmission is perpendicular to the plane of oscillation of the incoming linearly field light. Therefore, the intensity of the incoming to the photodetector
14 света равна нулю. Если Измер емый объект 3 вместе с углоизмерительным датчиком 2 повернетс на угол ±Р (см. фиг. 2), то изменитс азимут линейно пол ризованного света, а следовательно, и интенсивность падающего на фотоприемник света . Исход из услови , что дл фазовой полуволновой пластинки углы между главной осью пластинки и вход щим и выход щим14 light is zero. If the object to be measured 3, together with the angle measuring sensor 2, is rotated by an angle ± P (see Fig. 2), the azimuth of the linearly polarized light will change, and hence the intensity of the light incident on the photodetector. Based on the condition that, for a half-wave plate, the angles between the main axis of the plate and the input and output
векторами равны, угол поворота азимута р определ етс следующим образом:vectors are equal, the angle of rotation of azimuth p is determined as follows:
Р ±Р + + 45°-90°±р + (1)R ± P + + 45 ° -90 ° ± p + (1)
Р ± 2р.(2)R ± 2p. (2)
Работу устройства можно описать следующим выражением;The operation of the device can be described by the following expression;
/ |/o l-COs 24/-.a ° 7 X/ | / o l-COs 24 / -. a ° 7 X
ХЛ±4 ,CL ± 4,
(3)(3)
интенсивность света на фотоприемнике;light intensity on the photodetector;
интенсивность света источника излучени ;light intensity of the radiation source;
9- Зг (oSin ± к) / - U9-Зг (oSin ± к) / - U
- разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами;- phase difference between ordinary and extraordinary rays;
По - показатель преломлеии обыкновенного луча;Po is the index of refraction of the ordinary ray;
22 - электрооптический коэффициент; d - толщина кристалла вдоль приложенного электрического пол ; / - длина оптического пути света в кристалле;22 is the electro-optical coefficient; d is the thickness of the crystal along the applied electric field; / is the optical path length of the light in the crystal;
t/o - амплитуда приложенного модулированного напр жени ; W - частота модул ции; UK - компенсирующее напр жение. В устройстве модул ци и компенсаци угла поворота датчика осуществл ютс с помощью электрооптического кристалла. При подаче на него переменного синусоидального напр жени с генератора 21 через согласующий трансформатор 20 будет измен тьс б, что приведет к изменению света с круговой пол ризацией, поступающего на электрооптический кристалл 6 после фазовой четвертьволновой пластинки 5, в эллиптическую пол ризацию после кристалла. При этом в зависимости от полуволны синусоидального напр жени больша ось эллипса будет колебатьс , занима положени +45° или -45°. После прохождени фазовой четвертьволновой пластинки 7 свет с эллиптической пол ризацией превращаетс в линейно пол ризованный свет, так как азимуты главных осей фазовой четвертьволновой пластинки 7 полностью соответствуют азимутам осей эллипса. Следовательио , на выходе из модул тора-компенсатора будет иметь место линейно пол ризованный свет, азимут которого будет осциллировать синхронно с переменным напр жением относительно нулевого (7 0 ) положени . При этом, если угол поворота углоизмерительного датчика , с фотоприемника снимаетс сигнал с частотой 2(о. Если , снимаетс сигнал с частотой со, фаза которого зависит от направлени поворота углоизмерительного датчика, а амплитуда сигнала - от величины угла ip. Сигнал с фотоприемника подаетс на узкополосный усилитель 15, усиливающий и пропускающий колебание с частотой со на фазовый детектор 16. Посто нный знакопеременный сигнал с выхода фазового детектора подаетс на регул тор смещени 17, который управл ет входом источника посто нного смещени 18. С одного из выходов источника посто нного смещени напр жение UK, пропорциональное углу поворота углоизмерительного датчика, подаетс на электрооптический кристалл и разность фаз б измен етс таким образом, что вектор линейно пол ризованного света, выход щего из модул тора-компенсатора , поворачиваетс на угол и компенсирует угол поворота углоизмерительного датчика. Таким образом , на фотоприемнике по вл етс сигналt / o is the amplitude of the applied modulated voltage; W is the modulation frequency; UK is the compensating voltage. In the device, the modulation and compensation of the angle of rotation of the sensor are performed using an electro-optical crystal. When an alternating sinusoidal voltage is applied to it from the generator 21 through the matching transformer 20, it will change, which will change the light with circular polarization to the electro-optical crystal 6 after the quarter-wave plate 5, into the elliptical polarization after the crystal. At the same time, depending on the half-wave of the sinusoidal voltage, the large axis of the ellipse will oscillate, occupying the position + 45 ° or -45 °. After passing through the phase quarter-wave plate 7, the elliptical polarization light turns into linearly polarized light, since the azimuths of the main axes of the quarter-wave phase plate 7 fully correspond to the azimuths of the axes of the ellipse. Consequently, at the output of the modulator-compensator, there will be a linearly polarized light, the azimuth of which will oscillate synchronously with the alternating voltage relative to the zero (7 0) position. In this case, if the angle of rotation of the angle sensor, a signal is removed from the photodetector at frequency 2 (o. If the signal is removed at frequency ω, the phase of which depends on the direction of rotation of the angle measuring sensor, and the signal amplitude depends on the angle ip. The signal from the photoreceiver is applied to a narrowband amplifier 15 amplifying and transmitting oscillation at a frequency ω to the phase detector 16. A constant alternating signal from the output of the phase detector is fed to the bias regulator 17, which controls the input of the constant-voltage source 18. From one of the outputs of the constant bias source, the voltage UK, proportional to the angle of rotation of the angle measuring sensor, is applied to the electro-optical crystal and the phase difference b is changed so that the vector of linearly polarized light coming out of the compensator modulator is rotated angle and compensates for the angle of rotation of the angle sensor. Thus, a signal appears on the photodetector
с частотой 2й), а на индикаторе, соединенном с другим выходом источника посто нного смещени , по витс величина напр жени , равна UK, знак которой будет зависеть от направлени поворота углоизмерительного датчика. Предварительно измеренна величина напр жени t/к будет пропорциональна углу поворота углоизмерительного датчика, а следовательно, углу поворота объекта.frequency 2y), and on the indicator connected to the other output of the constant bias source, the voltage value is equal to UK, the sign of which will depend on the direction of rotation of the angle measuring sensor. The pre-measured value of the voltage t / k will be proportional to the angle of rotation of the angle-measuring sensor, and therefore the angle of rotation of the object.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792714012A SU794373A2 (en) | 1979-01-17 | 1979-01-17 | Apparatus for measuring twisting angles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792714012A SU794373A2 (en) | 1979-01-17 | 1979-01-17 | Apparatus for measuring twisting angles |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU569849 Addition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU794373A2 true SU794373A2 (en) | 1981-01-07 |
Family
ID=20805721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792714012A SU794373A2 (en) | 1979-01-17 | 1979-01-17 | Apparatus for measuring twisting angles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU794373A2 (en) |
-
1979
- 1979-01-17 SU SU792714012A patent/SU794373A2/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5715058A (en) | Method and device for the optical determination of a physical quantity | |
JP2818300B2 (en) | Optical AC measurement method with temperature compensation and apparatus for implementing the method | |
US4342517A (en) | Method and arrangement for the measurement of rotations by the Sagnac effect | |
US5227715A (en) | Apparatus for measuring electromagnetic field intensity using dual polarized light beams | |
US2956472A (en) | Electro-optical distance meter | |
US5696586A (en) | Optical correlation gas analyzer | |
SU794373A2 (en) | Apparatus for measuring twisting angles | |
US3230820A (en) | Polarimeter | |
US4068951A (en) | Distance measuring apparatus | |
GB2058346A (en) | Ring Interferometer Rotation Sensors | |
US3438712A (en) | Magneto-optical displacement sensing device | |
SU569849A1 (en) | Device for measuring turque angles | |
US3664743A (en) | Spectrophotometer | |
SU744227A2 (en) | Twisting angle measuring apparatus | |
SU1130778A1 (en) | Mach-zender interferometer-based device for measuring optical parameters of transparent media | |
SU515065A1 (en) | Opto-electronic current meter | |
JPS6227603A (en) | Optical measuring apparatus of displacement | |
SU1138714A1 (en) | Angular refractometer | |
GB1182189A (en) | Automatic Control of Strain Modulator. | |
SU1755382A1 (en) | Fiber-optic sensor | |
JP2003014790A (en) | Optical applied measuring device | |
SU1060939A1 (en) | Multi-beam interferometer | |
SU1346985A1 (en) | Device for non-contact measurement of mechanical resonance frequencies | |
SU1019235A1 (en) | Twisting angle measuring device | |
US3510224A (en) | Self-balancing spectropolarimeter with a servo loop compensated for changes in verdet constant |