Фазовый компаратор линейно-угловых перемещений

(2) 4 (22) 1 015411/247.018630.04.88.Винницкий Бюл. В 16политехнический институт (72 И.В В.В. Календин, ВТроцишин и С.А,531.7(088.8) н,.Я. Су Кравче УГЛООСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТ ПИСАНИЕВТОРСКОМУ- СВИ(56) Авторское свидетельство СССРВ 123433, 1985,(54) ФАЗОВЫЙ КОМПАРАТОР ЛИНЕЙНОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ57) Изобретение относится к изметельной технике и может быть использовано для измерения линейных иугловых перемещений в пространстве,а также для измеренйя и задания углафазового сдвига между электрическимисигналами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей засчет компарирования линейно-угловыхперемещений в пространстве по углу фоэового сдвига между электрическимисигналами. Поставленная цель достига.ется тем, что в фазовый компаратор,образованный измерителем 3 перемещений, лазером 1, акустооптическим модулятором 2 и устройством 4 сведениялучей, фазометром 6 и фазовращателем14, введен фаэовращатель, сдвиг фазыв котором определяется угловым поло;жением поляризатора 8, механическисвязанного с измерителем 9 угловыхперемещений. Поскольку сдвиг фаэ между сигналами на входах фазометра 6определяется как задержанным сигна-.лом с устройства 4, так и с поляризатора 8, а также фаэовращателя 14,то компаратор позволяет не толькопроизводить измерения линейных и уг."ловых перемещений, сравнивать их, нои осуществлять калибровку измерите.лей перемещений и фазовращателей.1 ил,1.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений линейных и угловых,перемещений в пространстве, а также дляизмерения и задания угла фазовогосдвига между электрическими сигнала"ми,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей компаратора за счет компарирования линейноугловых перемещений в пространствечерез значение угла фазового сдвигамежду электрическими сигналами.На чертеже изображена блок-схемапредлагаемого компаратора.Компаратор содержит лазер 1, оптически связанный с однополосным акустооптическим модулятором 2, йзмеритель 3 линейных перемещейий, блок 4 20сведения лучей, фотоэлектрический:преобразователь 5, Фазометр 6, первыйфотоприемник 7, подвижный поляризатор8, измеритель 9 угловых перемещений,двухчастотный лазер 1 О с системой 11 25стабилизации, неподвижный поляризатор12, Фотоприемник 13, фазовращатель 14и усилитель 15 мощности.Компаратор работает следующим образом. 30Работу компаратора рассмотрим напримерах его использования в различных режимах измерения линейно-угловых перемещений и угла Фазового сдвига между электрическими сигналами,35Измерение линейных перемещений изадание угла фазового сдвига междуэлектрическими сигналами. Сущностьэтого режима работы компаратора заключается в том, что линейное переме-,щение однополосного акустооптического модулятора 2, работающего в режиме дифракции Брегга, приводит к изменению угла Фазового сдвига междуэлектрическими сигналами в точках аи б, или а и в, т.е. линейное перемещение акустооптического модулятора 2эквивалентно вращению фазовращателем14 угпа Фазового сдвига. Задавая прецизионно-линейное перемещение измери 50телем 3 линейных перемещений, можноточно изменять (задавать) значениеугла фазового сдвига, т.е. осуществлять поверку Фазометра 6 или фазовращателя 14. Наоборот, измеряя угол фа"эового сдвига в точках а и б или а ив с помощью фазометра 6, или задаваяего фазовращателем 14 между электрическими системами, можно измерить величину линейного перемещения акустооптического модулятора 2, т,е. калибровать измеритель 3 линейных перемещений.Измерение угловых перемещений и задание угла Фазового сдвига между электрическими сигналами. Сущность этого режима измерения заключается в том, что угол фазового сдвига между напряжениями электрических сигналов в точках а и б или б и в можно регулировать путем измерения углового положения подвижного поляризатора 8. Измерение углового положения осуществляется измерителем 9 угловых перемещений, Поворот подвижного поляриэато ра 8 вызывает изменение фазы сигнала на выходе фотоприемника 7 пропорционально удвоенному углу сдвига поляризатора 8 при прохождении через него линейно поляризованного излучения двухчастотного лазера 1, у которого направление плоскости поляризации, вращающейся с частотой, равно полураэности частот излучения лазера 1. Изменяя угловое положение поляризатора 8, можно задавать точно угол фаЗового сдвига электрическими сигналами или производить измерение фазометром б, или компенсируя его фазовращате" лем 14 (при проверке фазовращателя Фазометр используется как нуль-индикатор).Можно задавать угол фазового сдвига между электрическими сигналами в точках а и б или б и в с помощью Фазовращателя 14, измеряя его Фазометром 6, что эквивалентно изменению углового положения подвижного поляризатора 8. Измеряя угол поворота подвижного поляризатора 8 с помощью измерителя 9 угловых перемещений, можно проверить его показания по углу фазового сдвига при нулевом показании фазометра 6Компарирование линейно-угловых перемещений. Этот режим измерения основан на объединении режимов, рассмотренных вышее. Это возможно благодаря тому, что выход фотоприемника 13 через фаэовращатель 14 подключен к электрическому входу однополосного акустооптического модулятора 2. Таким образом, как бы создается "интерферометр", включающий в свой состав фаэометр 6, подключенный к точкам а и б. Электрические сигналы на выходах фотоприемников 7 и 13 (точки б и в) имеют час1392363 Формула изобретения Составитель Е.ГлазковаТехред М,Дидык Корректор Л. Пилипенко Редактор Н, Ренин Заказ 1881/43 Тираж 680 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тоту 2 равную разности частот излучения двухчастотного лазера 10. Эта частота стабилизирована системой 11 стабилизации. Угол Фазового сдвига между сигналами в точках б и н определяется углом поворота поляризатора 8. Далее сигнал с частотой Г с Фотоприемника 13 поступает через фазонращатель 14 и усилитель 15 мощности на однополосныйакустооптический модулятор 2. С помощью модулятора 2 фаза сигнала с частотой й переносится на сигнал оптического излучения лазера 1. На выходе фотоэлектрического пре образователя 5 сигнал с частотой Г имеет фазу у +сротносительномсигнала на выходе фотоприемника 7, (где с - фаза, вносимая поляризатором 8; ц - фаза, вносимая модулято ром 2; ц,р - фаза, вносимая фазонращателем 14). Наличие фазовращателя 14 позволяет компенсировать систематические фазовые набеги в "интерферометре", устанавливая нулевые показа ния фазометра и измерителей линейного и углового перемещений. Двухчастотный гелий-неоновый лазер 1 О работает с разностной частотой излучений, равной Г = 1-10 МГц. Относительная 30 нестабильность Яй = 1 О 6- 1 О частоты обеспечивается системой 11 стабилизации, входящей в состав выпускаемых серийно лазеров35Однополосный акустооптический модулятор 2 можно выполнить жидкостного типа, так как устройства такого типа обладают большей эффективностью.Блок 4 сведения лучей на выходе модулятора 2 можно выполнить в виде интерферометра Майкельсона и МахаЦендера. В качестве измерителя линейных перемещений можно использовать прибортипа ИПЛм 52. В качестве измерителя угловых перемещений можно использовать устройство типа ПИКПили аналогичные им устройства (автоколлиматор, микровинтовые измерительные головки и т.п.). Фазовый компаратор линейно-угловых перемещений, содержащий лазер, однополосный акустооптический модулятор, измеритель линейных перемешений, устройство сведения лучей и фотоэлектрический преобразователь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможносЪтей за счет компарирования линейно- угловых перемещений н пространстве через значение угла фазового сдвига между электрическими сигналами, он снабжен подвижным и неподвижным поляризаторами, первым и вторым Фотоприемниками, двухчастотным лазером с линейно поляризованным излучением и с частотой вращения плоскостч поляризации, равной полуразности частот его излучения, системой стабилизации, Фазонращателем, усилителем мощности, измерителем угловых перемещений и фазометром, причем первый вход фазометра подключен к выходу фотоэлектронного преобразователя, второй вход Фазометра подключен к выходу первого фотоприемника, оптический вход первого Фотопрйемника связан с первым выходом двухчастотного лазера через подвижный поляризатор, который механически соединен с измерителем угло" вых перемещений, а второй выход двухчастотного лазера через неподвижный поляризатор связан с оптическим входом второго фотоприемника, выход второго фотоприемникачереэ Фаэовращатель и усилитель мощности подключен к электрическому входу акустооптическо-. го модулятора.