Brevet FR2672985A1 — publié le 19920821

Dispositif de lecture optique pour un gyromètre L'invention concerne un dispositif de lecture optique pour un gyromètre à compensation de couple dont le rotor est monté dans un cadre intérieur et dans lequel la rotation du cadre intérieur autour d'un axe qui est perpendiculaire à l'axe du rotor et est monté dans un se- cond cadre solidaire du boîtier est détectée au moyen d'un capteur optique. Un dispositif de lecture pour un gyromètre du type indiqué en introduction est par exemple connu par le document DE-PS 38 04 766 Le dispositif de lecture optique de ce système connu se compose d'une source lumineuse, d'un dispositif photo-sensible en deux parties et d'un élément passif placé sur le trajet des rayons entre la source lu- mineuse et l'élément photo-sensible, le courant augmentant lorsque le cadre du gyromètre se déplace dans une surface partielle et diminuant lorsqu'il se déplace dans l'autre surface partielle Le dispositif photo- sensible utilisé est une photodiode différentielle, l'élément passif étant constitué par exemple par un diaphragme à fente Des changement de position du diaphragme à fente provoquent un décalage correspondant de la bande de lumière qui arrive sur la photodiode différentielle, la- quelle bande est détectée et utilisée comme signal de réglage d'un transmetteur de couple pour compenser le décalage du cadre. L'objectif de la présente invention consist à augmenter consi- dérablement, par des moyens simples, la précision de la lecture de me- sure tout en conservant les avantages procurés par une lecture sans contact. Le problème est résolu par le fait que le cadre intérieur com- porte à une certaine distance radiale de son axe une surface optique ré- fléchissante dont la normale à sa surface coïncide avec une composan- te de déplacement du cadre intérieur, en ce que la surface réfléchissan- te est placée sur le trajet des rayons d'un interféromètre solidaire du boîtier de manière telle que le rayonnement optique réfléchi par la sur- face interfère avec une rayonnement de référence, en ce que les lignes d'interférence sont détectées par deux photodiodes au moins et en ce que les photodiodes sont connectées à un circuit électrique pour déter- miner le nombre et la direction de déplacement des lignes d'interféren- ce qui se déplacent par rapport aux photodiodes. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'interféromètre utilisé est un interféromètre de Michelson. Le trajet des rayons de référence de l'interféromètre est pa- rallèle à l'axe du cadre et le trajet des rayons de mesure est perpendi- culaire à l'axe dudit cadre. La lecture par interférométrie permet d'obtenir en fonction de la longueur d'onde de la lumière utilisée et de la distance dans la direction radiale de la surface réfléchissante par rapport l'axe du cadre une résolution angulaire de l'ordre de 10-3 O pour un encombrement de quelques centimètres cubes Une résolution aussi élevée permet de réduire considérablement la masse tournante du rotor du gyromètre, de sorte que les paliers sont moins fortement sollicités et peuvent être agencés avec des frottements moins importants. L'invention est décrite ci-après dans le détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté partiellement de manière schémati- que. L'exemple de réalisation représenté sur le dessin part d'un gyromètre à compensation de couple tel que celui représenté sur la fi- gure 1 du document DE-PS 38 04 766 On utilise cependant, à la place du diaphragme à fente et des organes opto-électriques associés, le dis- positif présenté ci-après: Une platine 2 est fixée sur le cadre intérieur du gyromètre non représenté de manière telle que son axe longitudinal soit perpendi- culaire à l'axe de rotation 1 du cadre, une surface réfléchissante 2 1 de la platine 2 se trouvant dans le plan de l'axe de rotation 1 et étant orientée de manière telle que la normale à sa surface coïncide sensi- blement avec la direction de déplacement de la surface 2 1 pour un fai- ble déplacement en rotation de la platine 2 Un interféromètre de Mi- chelson est disposé au-dessus de la platine 2 et de l'axe 1, lequel inter- féromètre est essentiellement constitué par une diode laser 3, un colli- mateur 4, un prisme 5 à surface semi-transparente 5 1 un premier mi- roir plan 6, un deuxième miroir plan 7 ainsi que par un miroir convexe 8 La lumière cohérente émise par la diode laser 3 est focalisée en un faisceau parallèle de rayons 10 1 par le collimateur 4 et arrive tout d'abord sur la surface semi-transparente 5 1 du prisme 5 Une partie du rayonnement traverse directement et arrive sur le miroir 6 qui la réflé- chit et frappe de nouveau la face arrière du revêtement semi-transpa- rent 5 1 (trajet des rayons 10 2) Une autre partie de la lumière provenant du faisceau 10 1 est déviée à 900 par la surface 5 1 et est amenée parallèle à l'axe longitudinal de la platine 2 (trajet des rayons 5 3). Dans la région située au-dessus de la surface réfléchissante 2 1 de la platine 2 se trouve un miroir de déviation 7 solidaire du boîtier qui di- rige le faisceau 10 3 perpendiculairement sur la surface réfléchissante 2.1 Le rayonnement réfléchi est de nouveau dévié par le miroir de dé- viation 7 en direction du séparateur de rayons 5 1 et interfère avec le rayon de référence 10 2 Le rayon lumineux 10 4 ainsi obtenu arrive sur le miroir de déviation convexe 8 qui l'élargit Le modèle de lignes d'interférence qui se forme dans le plan 9 est élargi en conséquence et est lu par deux deux photodiodes 10 et 11. Lorsque, à la suite d'une rotation du cadre du gyromètre, la distance entre le miroir de déviation 7 solidaire du boîtier et la surfa- ce 2 1 de la platine 2 solidaire du cadre varie, la longueur de la trajec- toire optique du rayon de mesure 10 3 varie de sorte que le lignes d'in- terférence se déplacent dans l'une ou l'autre direction en fonction de la variation de la distance Le pivotement de la surface 2 1 peut être né- gligé dans le cas de faibles déplacements de la platine Les deux pho- todiodes qui sont disposées à une distance l'une de l'autre inférieure à la distance entre deux lignes d'interférence servent à détecter le dépla- cement des lignes d'interférence, une électronique non représentée liée aux photodiodes exploitant le déplacement des lignes d'interférence. L'électronique contient pour l'essentiel un compteur qui totalise le nombre des lignes d'interférence qui défilent devant les photodiodes. La valeur du compteur est systématiquement augmentée lorsque les li- gnes d'interférence se déplacent dans une direction et est diminuée en conséquence lorsque les lignes d'interférence se déplacent dans la di- rection opposée La valeur du compteur correspond donc au déplace- ment du gyromètre La position du compteur peut alors être utilisée comme signal de réglage pour un dispositif de compensation de couple non représenté, qui est lui aussi connu, à l'aide duquel la platine 2 et avec elle le cadre interne est ramenée dans sa position de repos. REVENDICATIONS 1 Dispositif de lecture optique pour un gyromètre à compen- sation de couple dont le rotor est monté dans un cadre intérieur et dans lequel la rotation du cadre intérieur autour d'un axe qui est perpendi- culaire à l'axe du rotor et est monté dans un second cadre solidaire du boîtier est détectée au moyen d'un capteur optique, caractérisé en ce que le cadre intérieur ( 2) comporte à une certaine distance radiale de son axe ( 1) une surface optique réfléchissante ( 2 1) dont la normale à sa surface coïncide avec une composante de déplacement du cadre in- térieur ( 2), en ce que la surface réfléchissante ( 2 1) est placée sur le trajet des rayons ( 10 3) d'un interféromètre ( 3 à 8) solidaire du boîtier de manière telle que le rayonnement optique réfléchi par la surface ( 2.1) interfère avec une rayonnement de référence, en ce que les lignes d'interférence sont détetctées par deux photodiodes ( 11, 12) au moins et en ce que les photodiodes ( 11, 12) sont connectées à un circuit élec- trique pour déterminer le nombre et la direction de déplacement des li- gnes d'interférence qui se déplacent par rapport aux photodiodes ( 11, 12). 2 Dispositif de lecture optique pour un gyromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interféromètre ( 3 à 8) est un interféromètre de Michelson. 3 Dispositif de lecture optique pour un gyromètre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le trajet des rayons ( 10 2) de l'interféromètre ( 3 à 8) est parallèle à l'axe du cadre ( 1) et le trajet des rayons de mesure ( 10 3) est perpendiculaire à l'axe du cadre ( 1).