Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Специфічними властивостями володіють ФАК побудовані на поляризаційних ефек­тах, що дозволяє широко застосовувати їх як при вимірюванні кутових розузгоджень, так і при вимірюванні такого параметру інженерних конструкцій як скручування. Тому зупини­мось більш детально на фізичних принципах і конструктивних особливостях побудови ФАК такого типу [25, 27]. Принцип роботи поляризаційного автоколіматора [12] полягає в наступному. Світло джерела 1 (рис. 3.103) проходить через конденсор 2 і фокусується в площині щілини 4, перед якою встановлений обертальний лінійний поляризатор 3. По­ляризатор закріплений на валу двигуна 11. Світловий потік відбивається від світлорозді — лювача 7 і, пройшовши об’єктив 6, попадає на дзеркало 5. Відбившись від дзеркала світловий потік знову проходить об’єктив і світлорозділювач, а потім складовий аналізатор 8, окуляр 9 і попадає на фотоприймач 10. Складовий аналізатор виконаний у вигляді двох лінійних поляризаторів, площини пропускання яких виставлені під кутом 90° одна до другої (рис. 3.103 б). < г " "

При обертанні лінійного поляризатора вихідний із щілини світловий потік має лінійну поляризацію з обертальною площиною поляризації. Якщо дзеркало 5 знаходиться пер­пендикулярно до оптичної осі автоколіматора, то зображення щілини 12 проектується си­метрично лінії з’єднання 13 складового аналізатора. Компоненти світлового потоку 14 і 15, які пройшли через аналізатор, модулюються в противофазі (рис. 3.103 в). В випадку рівності інтенсивностей компонент при їх складанні на фотоприймачі вихідний сигнал буде мати постійну складову 16.

При розкручуванні дзеркала на деякий кут відносно початкового положення зобра­ження щілини зміститься в вимірювальній площині на деяку величину і компоненти 14 і 15 світлового потоку стануть не рівними. На фотоприймачу з’явиться змінний електрич­ний сигнал, амплітуда якого пропорційна куту розкручування дзеркала, а фаза відносно оптичного сигналу визначає знак кута розкручування об’єкта тільки в одній площині. Для розширення функціональних можливостей поляризаційного ФАК і вимірювання їм кутів розгортання в двох площинах [109,110] складовий аналізатор виконують із чотирьох сек­цій вісь головного пропускання кожного із яких розгорнута відносно осі сусіднього на кут 45° (рис. 3.103 г). При наявності кута розузгодження по двох координатах зображення світлового пучка після відбиття від дзеркал розподілиться на складовому аналізаторі не­рівномірно. На виході фотоприймача буде формуватись сигнал, який поступає на вхід

електронної фазочутливої схеми, яка виробляє сигнали розузгодження по двох координа­тах.

Рис. 3.103. Схема (а) і принцип роботи поляризаційного ФАК:

б) — вигляд площини пропускання двох лінійних поляризаторів;

в) — модуляція компонентів світлового потоку;

г) — вигляд пропускання аналізатором двокоординатного ФАК.

Механічне обертання площини поляризації’, із-за биття в осьовій системі, вносить до­даткову похибку в вимірювання кутів. Таке обертання може бути замінено обертанням площини поляризації на основі ефекту Фарадея. Прикладом реалізації цього ефекту є схе­ма ФАК [50] рис. 3.104. Основна частина автоколіматора складається із лінійного поля­ризатора 1, магнітоактивного елемента 2, розміщеного всередині соленоїда 3, клинків 4 і 5, виконаних із кришталевого кварцу, і лінійного аналізатора 6. Один із клинків виго­товлений із вправообертаючого кварцу, а другий — із влівообертаючого, а оптичні осі клин­ків збігаються з напрямом розповсюдження світла.

Робота такого автоколіматора полягає в тому, що відбитий від дзеркала світловий промінь, пройшовши світлорозділювач, лінійно поляризується нерухомим поляризатором і проходить через ^иагнітоактивний елемент. Через соленоїд проходить змінний струм і, в результаті ефекту Фарадея, на його виході площина поляризації світла періодично відхи­ляється на деякий кут. Якщо світло проходить в клинках рівні оптичні шляхи, то вихідний азимут площини поляризації світла на виході клинків не змінюється. Звично аналізатор встановлюється на непропускання лінійно-поляризованого світла і, таким чином, на виході аналізатора світло буде промодульоване з частотою, яка дорівнює подвійній частоті стру­му джерела живлення соленоїда. В результаті на виході фотоприймача сигнал також буде мати подвійну частоту і розузгодження на виході електронної фазочутливої схеми не бу­де. При розкручуванні дзеркала на деякий кут світло буде проходити в клинках різні оптич-

ні шляхи. Тоді вихідний азимут площини поляризації світла, заданий поляризатором, по­вернеться на виході із клинків на кут пропорційний куту розкручування дзеркала. В резуль­таті на виході аналізатора (і відповідно на виході фотоприймача) з’явиться сигнал з часто­тою модуляції, що дорівнює частоті струму джерела живлення соленоїда. В цьому випад­ку електронна фазо-чутлива схема зафіксує сигнал розузгодження. При цьому фаза змін­ного сигналу на виході фотоприймача відносно опорного сигналу, яким є струм живлення соленоїда, визначає знак і напрямок розкручування дзеркала, а амплітуда цього сигналу — кут розкручування. Поріг чутливості такого автоколіматора до зміщення зображення щілі — ни дорівнює 0,025 мкм.

Аналізуючий вузол поляризаційного автоколіматора може бути виконаний на основі модулятора Фарадея з складовим аналізатором [35, 51] (рис. 3.104 б). Змінна і постійна складові світлового сигналу на виході складового аналізатора наступні:

де: lv 12 — інтенсивності світлових потоків, які проходять частини складового аналі­

затора;

a — азимут площини найбільшого пропускання поляризатора; р — кут між площинами поляризації світлових потоків;

(р0 — амплітудне значення кута (при аналізі може прийматись 10° )

(р~<р0 sin at — кут розкручування площини поляризації світлового потоку за до­помогаю модулятора Фарадея.

Максимальне значення lN приймає при а = 450 і 0 = 90°. Відношення сигнал/шум на виході фотоприймача має вигляд

S U2 _А1 + К і 2__________________________ sin2 2а____________

N U2p+U2m~ К2 2<Ро 1 + cos 2а + К[1 + cos2 (а — р)]’ (3-153)

де: Uc, Uap, Um — сигнали, що створюються робочим світловим потоком, генерацій-

но-рекомбінаційним і темновим шумами відповідно;

А — постійна величина, яка залежить від швидкості рекомбінації, рухомості но­сіїв і сумарної інтенсивності світлових потоків на виході аналізатора; к = І2/1; АІ — приросток світлового потоку при розузгодженні (при І1 ф І2).

Експериментальні дослідження автоколіматорів, виконаних з модулятором Фарадея із ітрієво феро-граната, показали, що похибка вимірювання кутів розкручування не пере­вищувала 1".

Для підвищення чутливості ФАК за рахунок збільшення світлопропускання і змен­шення шумів запропонована схема [174] рис. 3.105, яка може збільшити світлопропускан­ня оптичної системи автоколіматора приблизно в чотири рази і зменшити постійну засвічу­вання фотоприймача. Збільшення світлопропускання відбувається таким чином. Світло­вий потік від джерела 1, пройшовши конденсор 2 і щілину 3, попадає на інтерференцій­ний свІтлорозділювач 8, який одночасно виконує функції поляризатора. Лінійно поляризо­вана компонента світла від світлорозділювача проходить модулятор 6, об’єктив 5 і, від­бившись від дзеркала 4 , знову попадає на свІтлорозділювач. Модулятор обертає площи­ну поляризації світла і забезпечує його проходження через свІтлорозділювач, який вико­нує в цей час функції аналізатора. Модулятори 6 і 9 живляться від генератора струму 7. Очевидно, що максимальне проходження світла через свІтлорозділювач досягається тіль­ки в тому випадку, якщо модулятор 6 обертає площину поляризації світла при його дво­разовому проходженні на кут, що дорівнює 90°. Таким чином оптична система свІтлороз­ділювач — модулятор б — дзеркало і знову свІтлорозділювач виконує функцію управляючо­го вентиля для проходження через нього світлового потоку. Далі робота автоколіматора відбувається відомим чином.

Рис. 3.105. Схема збільшення світлопропускання і зменшення шумів поляризаційних ФАК

Зменшення постійної засвічування фотоприймача 11, підключеного до блоку вимі­рювання 12, досягається за рахунок того, що модулятор 9 і складовий аналізатор 10 мо­дулюють не постійний по інтенсивності світловий потік, а змінний. При умові, що кут між площинами найбільшого пропускання частин складового аналізатора дорівнює 90°, а площина найбільшого пропускання інтерференційного поляризатора (світлорозділювача) симетрична відносно площин складового аналізатора, світлові потоки в каналах автоколі — матора, підраховані за допомогою матриць Мюлера, мають вид:

(3.154)

(3.155)

де: І01,1Q2 — інтенсивності світлових потоків в каналах автоколіматорів;

щ і (р2 — кути розкручування площини поляризації світла модуляторами б і 9 ■ відповідно.

Сумарний сигнал на фотоприймачі описується виразом

1 .

/х = /? + /2 = — [ І01 +102 + (101 — 102 )(1 — COS 2(р1) sin (рг ]■

Розглянуті поляризаційні ФАК є амплітудними, тобто вимірювання кута розкручу­вання контролюючого дзеркала зводиться до визначення амплітуди вихідного сигналу ав — токоліматора. Тому на точність вимірювання такими автоколіматорами суттєво впливають флуктуації потужності джерела світла, зміни чутливості фотоприймача і вимірювальної схеми, а також деякі інші фактори. .

Нижче приводиться варіант двокоординатного фотоелектричного поляризаційного автоколіматора, який забезпечує визначення кутового положення по двох координатах од­ночасно двох об’єктів. Таке вирішення є принципово новим [45]. Необхідність таких вимі­рювань полягає у визначенні взаємного положення об’єктів, що змінюються в часі і прос­торі. При цьому вимірювання можуть виконуватись в азимутальних і вертикальних площи­нах у режимах як безперервного, так і дискретного слідкування за двома об’єктами [34].

Оптичну схему такого автоколіматора приведено на рис. 3.106.

Він складається з оптично зв’язаних джерел випромінювання, виконаних у вигляді світлодіодів 1 і 2, світлороздільного куба 3 з інтерференційним поляризаційним покрит­тям, що являє собою багатошарові інтерференційні плівки (поляризатор), при цьому світ — лодіоди розміщуються симетрично відносно світлороздільної грані куба. Далі розміщують діафрагму 4 у вигляді круглого, квадратного чи прямокутного отвору малого розміру, світлорозділювач 5, об’єктив 6, за яким установлюють два схрещених поляризаційних фільтри 7 і 8 (аналізатори) перед відбиваючими елементами 9 і 10, що закріплені на двох об’єктах. Площини поляризації аналізаторів повинні бути взаємно перпендикулярні, а площина поляризації аналізатора 7 повинна бути ще й паралельна площині поляризації одного із джерел випромінювання, наприклад 2, що виходить з куба 3. Прилад має та­кож другий світлороздільний куб 11 з інтерференційним поляризаційним покриттям (ана­лізатор), оптично зв’язаний з об’єктивом через світлорозділювач 5, при цьому площини покриття кубів 3 і 11 повинні бути взаємно перпендикулярні.

У фокальній площині об’єктива, крім діафрагми, розміщуються також два позиційно — чутливі фотоприймачі 12 13, симетрично відносно світлороздільної грані куба 11, вихо­
ди яких підключені відповідно до двох блоків 14 і 15 керування інформацією та Ті оброб­ки. Фотоприймачі виконують у вигляді матричних приладів з зарядовим зв’язком.

Рис. 3.106. Оптична схема поляризаційного дубль автоколіматора

Принцип визначення кутових відхилень по двох координатах від двох відбиваючих елементів такий. Від світлодіодів направляється неполяризоване світло на куб 3. Після його проходження у випромінюючу діафрагму від світлодіода 1 пройде S компонента, а від світлодіода 2 Р компонента поляризованого світла, тобто дві взаємно схрещені світ­лові хвилі. Після проходження світлорозділювача і об’єктива світлові промені виходять па­ралельним пучком у тих самих напрямках. Фільтр 7 пропустить на відбивач 9 тільки Р компоненту поляризованого світла, а фільтр 8 — на відбивач 10 тільки S компоненту. Відбиті світлові промені через світлорозділювач 5 попадуть на світлороздільний куб 11, який компоненту Р пропустить на фотоприймач 12, а компоненту S — на приймач 13 . Ін­формація з фотоприймачів поступає в блоки керування і обробки, які забезпечують строч- не і кадрове рахування інформації і її обробку по двох координатах.

При необхідності вимірювання по одному відбиваючому елементу використовують відповідно інформацію від одного блока (14 чи 15), при цьому можна не підключати одне із джерел випромінювання.

Особливість конструкції приладу полягає в тому, що у випадку з’єднання фільтрів 7 і 8 з відбиваючими елементами на об’єктах, буде можливість ідентифікації двох поступово рухомих об’єктів, тобто обчислення зміни координат відбивачів. Це додатково розширює функціональні можливості автоколіматора.

Згідно [77] не допускається розробка геодезичних приладів з малим світлопропус — канням. Проаналізуємо цю вимогу по схемі рис. 3.105. При проходженні через куб 3 пучка променів з природною поляризацією поляризаційна фільтрація також виникає в фільтрах 7 і 8. Тому дві ортогональні поляризації (у кубі 3 і фільтрах 7 і 8) зведені для збільшен­ня світлопропускання оптичної системи. Так, якщо куб 3 має поляризаційне покриття, то він забезпечує більше світлопропускання для двох незалежних джерел світла по відно­шенню з світлопропусканням через той же куб із звичайним металізованим відбиваючим
покриттям. Це підтверджується такими міркуваннями: куб типу 5 із звичайним відбиваю­чим покриттям має світлопропускання т1 = 0.3; на елементі, де виникає перша поляриза­ція світлопропускання т2 =0.5; при проходженні поляризаційного покриття поляризова­ним світлом світлопропускання т3 = 0.9; незначними втратами в світлопропусканні при

відбитті від скляних елементів 9 і 10, що мають на передній поверхні металеве покриття (наприклад родієм), можна знехтувати.

Не враховуючи втрати світла об’єктивом, світлопропускання оптичною системою з великою достовірністю мохша виразити формулою

XZ — ТКУБ3 х ткуб5 х ТФІЛЬТРт(„ Х ТФІЛЬТР7Ів) х ткуб5 х ткуб„у’

(3.157)

‘—————- У————— ‘ ‘—————- У————— ‘ ‘

прямо зворотньо

Для випадку з неполяризованим покриттям у кубі З

т’£ =0.3 x 0.3 x 0.5 x 0.9 x 0.3 x 0.9 = 0.010935. (3.158)

Для варіанту з поляризованим покриттям у кубі З

т£ =0.5 x 0.3 x 0.9 x 0.9 x 0.3 x 0.9 = 0.032805. (3.159)

Із відношення значень (3.159) і (3.158) виходить, що в розглянутій схемі світлопро­пускання буде в 3 рази більше, що є суттєвим позитивним ефектом. Ці дані підтверджені експериментально.

Слід також відзначити, що залежно від кутового положення відбиваючих елементів і кутової апертури об’єктива буде з’являтися еліптично поляризоване світло і проникнення складових S в Р і навпаки. Проте, при кутах нахилу відбивачів у межах до ЗО’ і апертур­них кутах об’єктива <10° взаємопроникнення складових не перевищує 2%, що експери­ментально перевірено при Лоб = 50 мм і Fgg =150 мм. При цьому рівень корисного сиг­налу на виході фотоприймачів (з зарядовим зв’язком) був 0,5В, а рівень „паразитного” сигналу із сусіднього каналу не перевищував Юме. Такий рівень „паразитного^’ сигналу легко задушується пороговим пристроєм блока обробки інформації. * ‘

Використання такого приладу дозволяє визначати взаємне розузгодження двох окремих об’єктів по двох координатах, застосовуючи для цього один прилад, що є еконо­мічно ефективним напрямком.

В схемах ФАК з поляризаційною фільтрацією напрямком зменшення похибки сиг — нал/шум є деполяризація світлового сигналу після проходження лінз об’єктива, чи розгор­тання площини поляризації світлового потоку на відбиваючому елементі. Для такого варі­анту світловий потік на вході об’єктива буде дорівнювати

Л

де: п = 0,18, х = 3,64 — коефіцієнти заломлення і поглинання срібного покриття ка-

тетних граней відбиваючого елемента (призми БР-180°);

Ф0 — початковий світловий потік.

Світловий потік, що поступає на фотоприймач визначається виразом

Ф = 0,89Ф0 cos2 а,

де а — кут між напрямком поляризації світлового потоку Ф’ і віссю поляроїда.

Адаптивний фотоелектричний автоколіматор

При роботі ФАК по відбиваючому елементу, відстань до якого може змінюватись, наприклад при контролі прямолінійності направляючих, а також при змінах розміру відби­ваючого елемента, його запиленні, інших дестабілізуючих факторах в режимі експлуатації, звичні схеми побудови автоколіматорів не забезпечують стабільних результатів вимірю­вання. Це пов’язано з залежністю результатів вимірювання від зміни потужності світлового потоку, що формується освітлювальною системою. При зменшенні потужності, як прави­ло, зменшується сигнал на фотоприймачі, що призводить до зниження чутливості і точ­ності вимірювання.

Щоб точність вимірювання не знижувалась при зміні відстані до відбиваючого еле­мента, необхідно змінювати освітлення марки для отримання незмінної форми відеосигна — лу від фотоелектричного перетворювача. Для цього фотоелектричний автоколіматор мо­же бути виконаний [33] у вигляді трьох окремих блоків (рис. 3.107).

Автоколіматор має джерело випромінювання — світлодіод 1, марку 2 з штрихами, світлороздільний елемент 3, об’єктив 4, відбиваючий елемент 5, розміщений, наприк­лад, на рухомому фундаменті і фотоелектричний перетворювач (ФП) 6. Призначення та взаємне розміщення цих елементів аналогічне відомим конструкціям.

Блок електронний має синхрогенератор (СГ), формувач відеоімпульсів (ФВІ), блок обробки інформації (БОЇ).

Блок нормалізації відеосигналу (БНВ) має лічильник імпульсів (ЛІ), блок констант (БК), цифровий компаратор (ЦК), лічильник реверсивний (ЛР), цифро-аналоговий пе­ретворювач (ЦАП) і блок регулювання і вмикання світлодіода (БРВ). З’єднання входів і виходів блоків наведено на рисунку 3.106. СГ призначений для формування 3-х чи 4-х фазних послідовностей імпульсів, що поступають на ФП на протязі інтервалу раху­вання інформації, а також для формування циклу вимірювання, що складається з двох ін­тервалів — накопичення і рахування інформації. Крім цього, СГ формує сервісні послідов­ності імпульсів: прив’язки — вибірки для ФВІ; лічильні різної частоти для БОЇ, ЛІ, ЛР; вмикання світлодіода для БРВ. ‘

ФВІ формує з огинаючої відеосигналу на рівні заданого порогу логічний рівень для БО/ і ЛІ, а БО/ визначає положення геометричного центру відеоімпульсу відносно оп­тичної осі приладу і в вигляді коду (паралельного двійкового чи десятичного на індикато­рах) видає інформацію споживачу. БО/, в свою чергу, має декілька самостійних блоків (на рис. 3.107 не показані). Так сигнали з СГ і ФВІ надходять у БОЇ спочатку в блок управління лічильником, з якого дві частоти І0 і І0 / 2 надходять у лічильник кутового роз-

узгодження, потім у реєстратор кута розкручування і після цього у вигляді коду на цифро­вий індикатор.

БНВ підтримує незмінну форму відеосигналу на рівні порогу з виходу ФП. ЛІ під­раховує кількість імпульсів протягом тривалості відеоімпульсів. ЦК зрівнює коди ЛІ і БК, код останнього „прошивається” в пам’ять приладу в процесі його юстировки. ЛР ви­конує функції пам’яті, яка зберігає код пропорційний струму світлодіода. ЦАП перетво­рює код ЛР в аналогову напругу. БРВ на першому етапі включає світлодіод тільки про­тягом інтервалу накопичення інформації, а потім виробляє струм, що протікає через світ­лодіод пропорційний напрузі, яка надходить з ЦАП.

Принцип регулювання, тобто змінення освітлення від світлодіода і незмінності відео­сигналу, що надходить з ФП, такий: при вмиканні живлення СГ форіуіує (рис. 3.108) цикл накопичення Тн — інтервал, протягом якого на відповідні фази ФП подаються постійні по­тенціали, вмикається світлодіод і накопичується інформація в відповідних комірках ФП, на які попадає автоколімаційне зображення діафрагми, а також формує цикл рахування Тр — інтервал, протягом якого інформація підраховується з вихідного вузла ФІ7 і поступає

на вхід ФВІ. Амплітуда напруги на виході ФП пропорційна освітленню комірок (рис. 3.109 а).

U

Рис. 3.108. До формування циклів накопичення і рахування

и

Рис. 3.109. Формування сигналу на виході з ФП (а) та відеоімпульсу (б) і підрахування кількості імпульсів (в)

У ФВІ задається порогова напруга Ипор. Якщо амплітуда відеосигналу перевищує Ипор, то ФВІ, наприклад на аналоговому компараторі, формує відеоімпульс (рис. 3.1096),

амплітуда якого відповідає логічній одиниці. Відеоімпульс надходить в БО/ і ЛІ. У ЛІ підраховується кількість імпульсів (рис. 3.109 в) протягом тільки тривалості відеоімпульсу, яка зрівнюється в кінці інтервалу рахування з кодом БК. Нехай ЛІ підрахував два ім­пульси в пачці, а в БК прошитий код три. Тоді ЦК видає команду „більше” і в ЛР по ши­ні додавання почнуть поступати імпульси з СГ у кінці інтервалу рахування. ЦАП пере­творює код ЛР в аналогову напругу, яка в БРВ перетворюється у відповідну величину струму світлодіода. Якщо код з виходу ЛІ перевищує значення константи, то ЦК видає ко­манду „менше” і на ЛР, але вже по шині віднімання, почнуть надходити імпульси. Код у ЛР буде зменшуватись. ЦАП перетворює цей код у напругу, яка зменшує струм у БРВ. При збіганні кодів ЛІ і БК ЦК віщає команду „рівно” і ЛР зберігає незмінне значення коду, але через ЦАП і БРВ підтримує такий струм світлодіода, освітлення від якого дає незмінний відеосигнал від ФП.

Використання приладу такої конструкції дозволяє підвищувати точність вимірювання за рахунок зміни струму, що протікає через світлодіод, тобто „витягування” освітлення для стабільної форми відеосигналу від ФП. Необхідність такого рішення обумовлюється не тільки зміною відстані до об’єкта та іншими розмірами відбиваючого елемента, а і зміною світлодіодом своїх характеристик. ФАК з таким рішенням буде автоматично адаптувати величину освітлення і зберігати незмінною чутливість і точність вимірювання.

Трикоординатні фотоелектричні автоколіматори Вирішення завдань вимірювання горизонтальних і вертикальних кутів, а також скру­чувань об’єктів одночасно можливе за допомогою трикоординатних ФАК, конструктивних схем яких є багато [26,106].

б) в) г) д)

Нескладна схема трикоординатного ФАК, в якому основним елементом є призма типу БР-1800 [133], приведена на рис. 3.110 а. В цій схемі передатний блок включає ви­промінювач 1, об’єктив 2 і аналізатор 3. Останній уявляє собою діафрагму з вертикаль­ною і горизонтальною щілинами. Приймальний блок включає призму 4, відбиваючі грані якої складають кут 45° у основі. Передня грань призми частково має дзеркальне покриття і в вихідному положенні розташована нормально по відношенню до оптичної осі передат­ного блоку. Відбитий автоколімаційний сигнал, який поступає від призми на аналізатор, має дві складові. Перша складова створена випромінюванням, яке відбилося від перед­ньої грані призми, а друга — випромінюванням, яке відбилося від внутрішніх поверхонь призми. Після проходження аналізатора можливий один із чотирьох варіантів співвідно­шення цих складових: просторове зміщення об’єкту відносно ФАК відсутнє (рис. 3.110 б); є відповідно вертикальне і горизонтальне зміщення передатного блоку і об’єкту (рис. 3.110 в, г); присутнє скручування об’єкту навкруги осі, що збігається з оптичною віссю передатного блоку (рис. 3.110 д).

Більш складна схема трикоординатного ФАК, в якому використовується синя і чер­вона компонента випромінювання [106], приведена на рис. 3.111. Випромінювання джере­ла 1 паралельним пучком променів проходить через пристрій 2, що обертає площину по­ляризації, і направляється на перетворювачі зв’язані з об’єктом. Тут застосовані три пере­творювачі відбиваючого типу, кожний із яких має одну вимірювальну вісь. Перший пере­творюючий елемент 3 уявляє собою чвертьхвильову фазову пластинку, яка обертає ази­мут поляризації синьої компоненти світлового потоку в відповідності з поворотом контро­люючого об’єкта відносно осі OZ. Далі світловий пучок попадає на дихроїчний світлороз — ділювач 4, який пропускає червону і відбиває синю компоненту випромінювання в бік ку­тового відбивача 5. Красна компонента проходить через компенсатор 6 у вигляді напів — хвильової пластинки, вісь найбільшої швидкості якої ортогональна відповідній осі пласти-
ни 3. В результаті світло стає поляризованим по кругу. Далі світловий потік падає на дру­гий і третій перетворюючі елементи 7 і 8, один із яких має чутливу вісь, що збігається з віссю У, а другий — з віссю X. В якості перетворюючих елементів 7 і 8 застосовуються пластинки Савара. Пластинка Савара 8 доповнена напівхвильовою пластинкою, тому її вісь чутливості розміщена під кутом 90° до осі чутливості пластинки 7. Величина двопро — мінезаломлення таких пластинок змінюється при їх розкручуванні перпендикулярно напря­му розповсюдження світла, яке на виході стає еліптично поляризованим. Ступінь еліптич­ності збільшується з збільшенням кута нахилу пластинок, а головні осі еліпса будуть або вертикальні, або горизонтальні — в залежності від напряму розкручування. Після відбиття від кутового відбивача 9 червона компонента проходить в зворотньому напрямі. Аналогіч­но проходить схему і синя компонента після відбиття від кутового відбивача 5.

17 Рис. 3.111. Схема трикоординатного ФАК з синьою і червоною компонентами випромінювання

Зворотні світлові потоки діляться світлофільтром 10, останній пропускає синю ком­поненту світла на аналізатор 11 першого чутливого елемента і відбиває червону компо­ненту в напрямі компенсаторів 12 і 13. Після компенсаторів випромінювання попадає на аналізатор 14 другого і третього чутливих елементів. По вихідних сигналах аналізатора, які залежать від еліптичності відбитого світла, визначаються кути розкручування об’єкта відносно осей ОХ і OY. Кут скручування відносно осі OZ визначається по фазі модульо­ваного сигналу на виході аналізатора 11 по відношенню до опорного сигналу, який фор­мується за допомогою нерухомого поляризатора 16 і фотоприймача 17.

Розділ IV

Комментарии запрещены.