Устройство для визуального измерения угла поворота объекта

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ОБЪЕКТА(71) Заявитель Государственное научнопроизводственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(72) Авторы Трухан Владимир Михайлович Голякевич Татьяна Васильевна(73) Патентообладатель Государственное научно-производственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(57) Устройство для визуального измерения угла поворота объекта, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник света, поляризатор, анализатор, фотоприемник, отличающееся тем, что между поляризатором и анализатором помещен датчик угла поворота, выполненный из оптически активного кристалла дифосфида цинка 2 или дифосфида кадмия 2, в виде кристаллической пластины толщиной 2-3 мм для 2 и 1-2 мм для 2. Изобретение относится к области измерения и контроля углов поворота объектов и может быть использовано при точной юстировке оптических осей в оптических системах. Известно, что материалы группы(-,-, ) применяют в оптоэлектронике и полупроводниковой технике 1. На основе дифосфида цинка и кадмия созданы активные элементы управления длительностью импульсов излучения твердотельных лазеров 2. Известно устройство для измерения углов поворота объекта, состоящее из опорного и измерительного отражателей, связанных с контролируемым объектом, который одновре 12152 1 2009.08.30 менно освещают монохроматическим коллимированным пучком излучения, регистрируют интерференционную картину, образованную пучками, отраженными от опорного и измерительного отражателей, и осуществляют фотоэлектрическое преобразование ее в электрический сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов, измеряя их частоту, а искомый угол поворота объектаопределяют из соотношения, гдечастота импульсов,- постоянный коэффициент 3. Основной недостаток указанного устройства - сложность преобразования интерференционной картины в электрический сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов и сложность определения искомого угла поворота объекта. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения углов поворота объекта с использованием поляризованного света, которое состоит из источника света, анализатора в виде двух линейных поляризаторов, системы зеркал и фотоприемника 4. Работа указанного устройства основана на сравнении компонент модулированного светового потока, прошедшего через составной анализатор, выполненный в виде двух линейных поляризаторов, плоскости пропускания которых выставлены под углом 90 друг к другу. Угол поворота объекта в таком устройстве определяется по амплитуде переменного электрического сигнала, который фиксируется фотоприемником, при повороте зеркала на некоторый угол относительно первоначального (обнуленного) положения. Поворот зеркала, связанного с объектом, вызывает смещение изображения щели в измеряемой плоскости на некоторую величину, и,следовательно, на выходе фотоприемника появится переменный электрический сигнал,амплитуда которого пропорциональна углу поворота зеркала, а фаза относительно опорного сигнала определяет знак угла поворота (вправо или влево). Это устройство измеряет углы поворота объекта только в одной плоскости. Недостатки устройства в том, что оно обладает малым быстродействием, имеет невысокую чувствительность фотоприемника и измерительной схемы, на точность измерения существенно влияют флуктуации мощности источника света, сложность в настройке. Задача изобретения - повышение точности измерения и быстродействия в условиях визуального наблюдения малых углов поворота объекта, а также увеличение чувствительности при одновременном упрощении конструкции устройства. Решение этой задачи достигается тем, что в устройстве для визуального измерения углов поворота объекта, содержащем последовательно расположенные на оптической оси источник света, поляризатор, анализатор, фотоприемник, между поляризатором и анализатором помещен датчик угла поворота, выполненный из оптически активного кристалла дифосфида цинка 2 или дифосфида кадмия 2, в виде кристаллической пластины толщиной 2-3 мм для 2 и 1-2 мм для 2. В данном устройстве свет, после прохождения через оптически активный кристалл,изменяет плоскость своей поляризации, но остается при этом плоскополяризованным, поэтому отпадает необходимость в системе зеркал, что уменьшает число подвижных деталей, тем самым повышая надежность устройства и делая его безынерционным. Флуктуации мощности источника света никак не влияют на число и четкость темных полос, а следовательно, на точность измерений угла поворота объекта. Кристаллы дифосфида цинка 2 или дифосфида кадмия 2 обладают высокой дисперсией угла вращения плоскости поляризации в видимой области спектра от 400/мм при 0,680 мкм до 750/мм при 0,615 мкм для 2 и от 220/мм при 0,700 мкм до 480/мм при 0,590 мкм для 2. Для повышения чувствительности измерений толщина кристаллических пластин должна быть 23 мм для 2 и 12 мм для 2, чтобы в спектре было видно несколько темных полос, так как с увеличением числа полос они становятся более узкими и четкими. На фигуре схематически изображено устройство для визуального измерения углов поворота объекта на основе дифосфидов цинка и кадмия. 2 12152 1 2009.08.30 Устройство для визуального измерения углов поворота объекта содержит источник света 1, поляризатор 2, оптически активный кристалл 3, анализатор 4, фотоприемник 5. Для визуального наблюдения спектра используется котировочный окуляр с указателем и шкалой отсчета. Работа устройства основана на свойстве оптически активных кристаллов менять свою оптическую активность при изменении оптического хода луча. Изменение оптического хода луча прямо пропорционально связано с углом поворота кристаллической пластинки относительно направления падающего на него луча света. Поворот плоскости поляризации с изменением оптического хода луча приводит к линейным смещениям темных полос в спектре влево или вправо относительно указателя окуляра в зависимости от направления поворота объекта, с которым связан оптически активный кристалл. Пример 1 При 4-кратном увеличении окуляра смещение темных полос спектра, вызванных поворотом кристаллов на угол 1, составляет 1,5 мм для 2 и 2 мм для 2 при толщине кристаллических пластин 2 мм. Диапазон измеряемых углов составляет 10. Использование предлагаемого устройства обеспечивает высокую надежность и точность измерения. Прибор прост в эксплуатации. Источники информации 1. Лазарев В.Б., Шевченко В.Я., Гринберг Я.Х. Полупроводниковые соединения группы . - . Наука, 1987. - С. 256. 2. , , .-.. . -. - 2004. -13. - . 15-17. 3. Патент 2166182 2, 2001. Интерференционный способ измерения угла поворота объекта / А. Гуров И.П., Панков Э.Д., Джабиев А.Н. 2000. 4. Патент 3,031,919. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3