Устройство для преобразования углового положения вала в частоту следования импульсов

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 22.04;75(21) 2126318/1 1. Ьл,01 2 О 2с присоединением заявки осударстаенныи комитетСовета Министров СССРао делам изобретенийн открытий(45) Дата опублнковани писания 19,11,76 Ванюрихин, А,И, Иванов и В онь(71) Заявит УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛОВОГОПОЛОЖЕНИЯ ВАЛА В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯИМПУЛЬСОВ йноветакостьногб яризованного оляризации ип о скрещения (п д углом 90ускания пол) с плос яризацион фотоэлек наибольшег элемента, котороеческой усилительтометра подключ ригни Выход м еру, п ол повзаниям которогвала,В таком устройстве магнитное (изме:ряемое) поле в зоне ядерного магнитометране нужно стабилизировать, так,как это поле автоматически стабилизируется замкнутой поляризационной системой.Однако при преобразовании углов пово рота вала в широких попеделах, например вдиапазоне углов + 1 80 , из-эа,нелинейнойзависимости угла поворота плоскости поляризации света от подмагничиваюнпего поля в магнитооптическом модуляторе погреш цость измерения (преобразования) прп больших углах возрастает пропорционально ве чине угла,ли Изобретение относится к измерительнойтехнике, в частности к устройствам для преобразования углового положения вала в частоту следования импульсов.Известны устройства, с помощью которых,осуществляют преобразование угла поворота вала в частоту следования импульсов2,3,41. В этих устройствах осушествляетсянепосредственное преобразование угла поворота вала в напряженность магнитного поляпутем суммирования двух магнитных полей.Однако при этом необходимо с высокойточностью стабилизировать исходное поле,что практически сложно,Известно устройство для преобразованияуглового положения вала в частоту следования импульсов 113, в котором измеряемыйугол сначала преобразуют. в поворот плоскости наибольшего пропускания ноляризационного элемента (анализатора) относительно,плоскости поляризации линейно-поляризованного света, а затем увеличением напряженности магнитного поля, действующего в зоне датчика ядерного магнитометра, поворачивакт фарадеевским модулятором плоскость 25 Бель изобретения - повышение точностпреобразован 11 я-углов поворота.Это достигается тем, что предложенное эа поляризатором 7 последовательно уста- устройство для преобразования углового по- новлены на неподвижной части преобраэоваложения вале в частоту следования импуль- теля магнитооптические модуляторы 8,9, сов, содержашее магнитометр, соединенный. ,анализатор 10 и фотоприемник 11, соединенс частотомером источник света, на пути к ный с усилительной фазочувствительной схеизлучения которого установлены последова- мой 12. Генератор 13 переменного сигнала тельно поляризатор, фврадеевский модулятор (тока) подключен к катушке модулятора 9 света, анализатор и фотоэлектрическая уси- и ко второму входу усилительной фазочувстлительная схема, снабжено механизмом для вительной схемы 12, выход которой после- грубого отсчета углов поворота, один из зла .довательно соединен с катушкой модулятора ,ментов которого жестко скреплен с валом, 8 и квантового магнитометра 14, а выход а другой (подвижный) - с поляризатором последнего подключен ко входу частотомераили анализатором, отделенным от вала и 15.установленным с воэможностью врашения В исходном (нулевом) положении оси относительно оси вала, ф главного пропускания поляризатора 7 и анаоуеханизм для грубого отсчета углов по- лизатора 10 находятся под углом 90 и, ворота вала может быть выполнен, например. следовательно, на выходах фотоприемника в виде автоколлимационной системы, опти и усилительной фаэочувствительной схеческвя многогранная призма которой жестко мы 12 при прохождении излучения от иси соосно скреплена с валом, а автоколлиМточника 5 через коллимвтор 6, поляриэамвтор жестко соединен с поляризатором тор 7 и магнитооптические подуляторы 8,9 (анализатором). сигнала расстогласования нет. При этомПоворотный вал механически связан толь- автоколлиматор 3 оптически привязан к нука с вновь введенной многогранной призмой, левой грани многограннои призмы 1, тогда как в устройстве-прототипе этот вал При повороте вала 2 на угол Ч н + ь 9 механически связан с анализатором., С по- (п - номер грани многогранной призмы 1, мощью многогранной призмы 360 -ный занявшей место нулевой грани, 9 -известный угол разбит на несколько равных углов, ко- Угол между соседними гранями призмы 1, лнчество которых равно количеству гра- а ь 9 - угол в пределах одной грани первоеЗОней многогранной призмы. Угол в пределах слагаемоеопределяютпономеру, ввтороенэмеодной грани измеряется с помощью сйстемй, ряют с помощью поляриметра и квантового маг- поляриметр-магнитометр, а угол поворота нитометра. Для этого автоколлиматорЗсблОвала оценивается как сумма углов ком поляризатора 4 поворачивают на уголЮлфьЮ, где: Ч, до оптической привязки его с и", граньюУо - угол между гранями; многогранной призмы 1. При этом блок ног.:0,1,1- количество граней в измеряемом ляриэатора 4 также поворачивается на угол угле; Ф ; и оси главного пропускания поляриэаь 9 - угол, измеренный системой поляри тора 7 и анализатора 10;выставляются под метр-магнитометр, 4 О углом 90 А 9, (знак перед Ч, показыоПри помощи ввтоколлиматорв осушеств- вает направление рассогласования), В реляется точная привязка к грани многогран- зультате на выходе фотоприемника 11 и усиной призмы, Такая конструкция позволяет лительной фазочув .твительной схемы появляиспользовать тольколинейную зависимость ется синал рассогласования и виде постоянугла поворота плоскости поляризации света 4 ного тока, который проходит через катушкуот подмагничиваюшего поля (тока), выпол- модулятора и квантовый магнитометр 14,нив, например, многогранную призму с 15. Причем направление постоянного токар О.,1 О На чертеже изображена функ- в катушке модулятора 8 выбрано таким, чтоццональная схема предлагаемого устройствб, , знак угла поворота плоскости поляризацииОно состоит из многогранной призмы 1, 5 р линейно-поляризованного света, проходяшеукрепленной на валу 2 . Оптически с граня- го через этот модулятор, противоположенми многогранной призмы 2 связан а втокол- углу 9лиматор 3, который жестко ( механически) Следовательно, при соответствуюшем высоедннен с блоком поляризатора 4, состоя- боре коэффициента усиления фотоэлектричесшего из источника света 5, коллимвтора 6 55 кой системы поляриметра можно с высокой-би поляризатора 7, например поляроида, Блок точностью (до 10 ) скомпенсировать уголполяризатора 4 вместе с автоколлиматором 9 вызванный поворотом блока поляриза 3 может поворачиваться относительно оси тора 4. Квантовый магнитометр 14 вырабаврашения вала 2. Вал 2 и блок поляриэато- тывает электрический сигнал, частота котора 4 механически не связаны. На пути луча 60 рого пропорциональна величине постоянного10 тока иля углу поворота 9, . Угол 6 Ч находитси как Чо + 9В предложенном устройстве исключена погрешность, связанная с нелинейнойзависимостью угла поворота плОскОсти поляриза 5 ции линейно-поляризованного света от подмагничиваюшего поля магнитооптического мо.с , дулятора. формула изобретения 1. Устройство для преобразования углового положения вала в частоту следования15 импульсов, содержащее магнитометр, соединенный с частотомером, источник света, ,на пути излучения которого установленыполяризатор, фарадеевский модулятор света, анализатор и фотоэлектрическая схема подф 20 ключенная через источник питания к фарадеевскому модулятору света, который соединен с магнитометром, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено механизмом для грубого25 отсчета углов поворота, один из элементов которого жестко скреплен с валом, а другой - с поляризатором или анализатором,отделенным от вала и установленным с во;зможностью вращения относительно оси вала,2. Устройство по п.1, о т л и ч а юш е е с я тем, что механизм для грубогоотсчета углов поворота вала выполнен ввиде автоколлимашюнной системы, оптическая многогранная призма которой жестко исоосно скреплена с валом, а автоколлиматор жестко соединен с поляризатором илис анализатором.Источники информашш, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство416566,кл, 801 П 5/24, 1972 г. (Прототип)2. Авторское свидетельство197295,кл. Ь 01, 0 5, 1967 г,3, Авторское свидетельство223623,кл, 601 с 5, 1968 г.4. В.Б, Кудрявцев и др. Прецизионные,преобразователи электрических сигналов иугловых перемещений на принципах квантовой магнитометрии, Энергия, М, 1971 г,Составитель Л. КолюбакинаРедактор Е. Кравцова ТехредГ, Родак Корректор Л,БоринскаяЗаказ 5225/186 Тираж 864 Г 1 одписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ИПГ 1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4