Устройство для измерения углов

(54) УСТ (57) Изо р ольн о-.и изобрете назона и а с б а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ПЮТ СССР РОЙСТВО ДЛЯ И 311 ВРЕНИЯ УГЛОВбретение относится к контзмерительной технике. Цельюния является расширение диазмерений и повышение точностувеличения поля зрения и при менения опорных точек отсчета, В модуляторе б устройства имеется соленоид 1 О и прямоугольная пластина1 ортойеррита, по краям которой закреплены разноименные полоски 12, 13 постоянных магнитов. В силу своих физических свойств при подаче напряжения пластина 11 ортоАеррита позволяет как бы возникнуть ситуации, сходной с действием подвижной шторки, а применение оптически связанных полупрозрачного 14 и отражающего 15 зеркал позволяет создать на краях пластины 11 ортоАеррита две опорные световые метки. 4 ил,Изобретение относится к контроль но-измерительной технике, в частнос-ти к оптико-электронной, и может быть использовано для измерения уг" ловых отклонений от направления на источник света.Целью изобретения является расширение диапазона измерений и повыщение тчности за счет увеличения поля зре ноя и применения опорных точек отсета.На йиг. 1 показана структура устройства для измерения углов; на Фиг. 2 - пластина ортойеррита с магнитами; на йиг. 3 - сигнал с йотоприемника; на Аиг. 4 - диаграмма сигналов на всех элементах схемы.Устройство содержит диайрагму 1 с круглым отверстием 2. Диайрагма 1 20 расположена в йокальной плоскости прожекторного объектива 3. Отверсте 2 и первый объектив 3 соосны. За объективом установлены последовательно оптический йильтр 4, поляриза тор 5, магнитооптический модулятор б света, анализатор 7, второй объектив 8, в йокальной плоскости которого расположен йотоприемник 9. Поляризатор 5 и анализатор 7 скрещены. Отверстия 2, объективы 3,8 и йотопиемник 9 соосны. Магнитооптическйй модулятор 6 света состоит из соленоида 10, прямоугольной пластины 11 ортойеррита. По краям пластины35 11 закреплены полоски 12,13 постояннЫх магнитов с противоположно развернутыми полюсами. Между объективом 3 и йильтром 4 по краям объек" тИва 3 установлены полупрозрачное 1 Д и .отражающее 15 зеркала, которые одтически связаны с установленным со стороны полупрозрачного зеркала 14 источником 16 света, например светодиодом. Выход генератора 1745 пилообразного напряжения подключен к соленоиду 10 и диййеренцирующему усилителю 18, Фотоприемник 9 подключен к диййеренцирующему усилителю 19. выходные сигналы устройства снимаются с выходов 20, 21 диййеренцирующих усилителей.Устройство работает следующим образом,Если по краям пластинки 11 ортойеррита прикрепить полоски противоположно развернутых по полярности постоянных магнитов 12,13, то в арто йеррите образуются две доменные области. Полоски магнитов могут быть подобраны по величине создаваемой ими напряженности магнитного поля такими, что в месте пересечения с ортойерритом линейно изменяющегося вдоль поверхности ортойеррита магнитного поля образуется прямолинейная граница между двумя доменами с противоположно направленными магнитными моментами. С помощью управляющего магнитного поля соленоида 10 можно смещать доменную границу параллельно самой себе в перпендикулярном к ней направлении. Скорость сканирования может быть сделана постоянной или переменной в зависимости от закона управляющего тока в соленоиде 10. В данном устройстве скорость постоянна. Быстродействие ортойерритов весь- ма значительно. Иирина доменной границы менее 0,3 мкм. Тонкие пластины ортойерритов прозрачны в видимой и инйракрасной области спектра. Магнитооптические свойства ортойерритов сохраняются в слаборасходящемся пучке светя при малых углах падения света (менее 4 ), Удельное йарадеевское вращение уменьшается по мере продвижения в инйракрасную область, Поэтому для повышения кратности модуляции поляризованный свет целесообразно спектрально ограничивать.Угломерное однокоординатное измерение производится следующим образом. Слаборасходящийся пучок 22 света после прохождения отверстия 2 и преломления прожекторным объективом 3 пересекает пластину 11 ортойеррита в виде пучка 23 малого сечения, например, в месте 24 и через объектив 8 поступает на йотоприемник 9, Пусть в исходном состоянии управляющий ток в соленоиде 10 мал, и доменная граница 25 находится в крайнем левом положении, а захватившие ортойеррит домены прозрачны для поляризованного пучка после объектива 3 и поляризатора. Доменная область 26 прозрачна для поляризованного света, а область 27 - непрозрачна. Опорные пучки 28 и 29 света, получиввкеся из пучка 30 света от источника 16 света, также поляризованные, поскольку они пересекают поляриза- . тор 5. Пластину 11 ортойеррита пучки 28,29 пересекают соответственно в местах 31 и 32, Перемещающаяся граница 25 захватывает и места 3 1 и 32,Когда доменная граница 25 находится левее пучка 28 Гместа 31), на Аотоприемник 9 поступают все три пучка28, 23, 29 и выходной сигнал с Аото 5приемника 9 имеет максимальное значение И 1, Продвижение под действиемуправляющего поля соленоида междоменной границы 25 вправо последовательно отсекает пучки 28,23,29 (в мес тах 31,24,32), а уровень сигнала сАотоприемника 9 становится равнымсоответственно И И , И. Расстояниемежду осями пучков 28, 29 равно Х.Оно неизменно. Поэтому сигнальныйинтервал времени, соответствующийэтому расстоянию Х , служит опорным,учитывающим изменения оптическихи магнитооптических свойств оптического тракта, а также характеристик 20электроники, неизбежных в широкоминтервале внешних воздействий.На Аиг. 4 а показано управляющеепилообразное напряжение от генератора 17 на соленоиде 10. В моменты времени , идоменная граница 25 находится, соответственно, в крайнихлевом и правом положениях. На Аиг.46показаны выходные импульсы на клемме 21 после диААеренцируующего усилителя 18. На Аиг. 4 в показано изменение выходного сигнала И Аотоприемника 9 в процессе сканирования доменнойграницы 25. На Аиг, 4 г показаны выходные импульси на клемме 20 последиЬАеренцирующего усилителя 19,Пусть Аокусное расстояние объектива 3 равно й, Тогда измеряемыйуголравен( =агссВ(х/Г),40хб Тс -Т-"где х=-- , х )Т,-Т оТипичные размеры пластины 11ортоАеррита 15 х 5 х), 1 мм, а магнитов 1213 - 15 х 2 х 05 мм. Управляющеемагнитное поле соленоида 10 - до десятков эрстед. Частота модулирующихсканов - до 30 кГц и более, В. качестве Аотоприемника можно использовать кремниевый Аотодиод. Пучки света 28,23,29 имеют диаметр 4 1 мм.Спектральный Аильтр 4 может быть составным, например из стекол КС и СЗС.Поскольку частота модулирующих ска нов высокая, высокая угломернаяточность сохраняется даже при большпх углових скороСтях вращения плат-, Аорми, на которой может бить установлено устройство.Иожет бить обеспечена любая Аорма поля зрения с помощью второй. диафрагмы с отверстием нужной Аормы, установленной в произвольном месте между объективами 3,8.Из 15 мм длины ортоАеррита расходуется: на два магнита 2 х 2 мм=4 мм;на пучки света 28,29 - 3 мм. Следовательно, для перемещения пучка 23света остается 8 мм. При Аокусном расстоянии объектива 31=4 мм получаетсядостаточно большое поле зрения 45оПри обратном ходе доменной границы - справа налево, в моменты времени ,е, - три импульса, возникающие при пересечении пучков 29,23,28 (на клемме 20), практически сливаются в один, так как Аронт обрывапилообразного напряжения вертикальный,Формула изобретенияУстройство для измерения углов, содержащее последовательно установленные диаАрагму с отверстием, объектив, установленные соосно в Аокальной плоскости первого объектива, оптический Аильтр, поляризатор, магнитооптический модулятор света, состоящий из сердечника и соленоида, анализатор, второй объектив и Аотоприемнпк, первый ди 0 херенцирующий усилитель, генератор пилообразного напряжения, подключенный к соленоиду и к входу первого дидйеренцирующегоусилителя, и второй диААеренцирующийусилитель, вход которого соединенс Аотоприемником, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений и повышения точности, оно снабжено источником света, полупрозрачным и отражающим зеркалами, оптически соединенными с ним, сердечник модулятора выполнен в виде пластины ортоферрита с закрепленными на ее краях постоянными магнитамн, зеркала установлены между первым объективом и оптическим Аильтром над краями пластины ортоАеррита,сопряженными с соответствующими магнитами, и под углом 5 к плоскости пластины ортоферрнта.. Глазко Корректор А.О М Редак зореи д акВЯИИП 1 Т СССР ий комбинат "Патент", г, Ужгород,зводственно-издат агарцнт 6 Тираж 387 сударствецного комитета по изобрете 113035, Москва, Ж, Раушск одписноеи открытиям пб д, 4/5