SU991152A1 - Интерферометр дл измерени линейных перемещений - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике, предназначено дл  измерений линейных перемещений и может быть использовано преимущественно в высокочастотных измерительных и управл ющих устройствах. . Известен интерферометр дл  измерени  линейных перемеьгений,содержащий лазер, светоделитель, отражатель, устанавливаемый на измер емом объекте, .два фотоприемни-ка и электронный блок обработки сигналов 1..

Недостатком интерферометра  вл етс  низка  точность измерений, обусловленна  тем, что частота измерительного сигнала может измен тьс  в очень широких пределах, .начина  с нулевого значени , а также дрейфом энергетических параметров, источника и приемников излучени .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  интерферометр дл  измерени  линейных перемещений, содержащий одно .частотный лазер, установленные покзледовательно по ходу его лучей расщепитель лазерного излучени  на два пучка и устройство сдвига частоты излучени , выполненные в виде дифракционного фазового модул тора.

первый светоД елитель и первый фотопрй емник,образующие опорный канал,второй светоделитель, отражатель/ устанавливаемый на измер емом объекте, и второй фотоприемник, образующие рабочий канал, и электронный блок обработки сигналов, подключенный к выходам фотоприемникаС2 .

Недостатком этого интерферометра

10  вл етс  сравнительно низка  точночть измерений, обусловленна  сш1ибками, св занными с неконтролируемыми олещени ми оптических элементов интерферометра под воздействием

15 внешних дестабилизирующих факторов (изменение температуры, вибрации и др.), а также отсутствием возможности использовани  уголкового отражател  в рабочем канале без значитель20 ного увеличени  габаритов интерферометра , что объ сн етс  малым значением угла между пучкг1ми, выход щих из модул тора.

Цель изобретени  - повышение точ25 ности измере1 ий.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что интерферометр дл  измерени  линейных перемещений снабжен системой из двух плоских отражателей, каж30 дый из которых установлен между модул тором и первым светоделителем, в ходе излучени  одного из пучков под углом к найравлению распространени  л1учка и с возможностью поворота отражат   вокруг оси, f перпендикул ррной к плоскости, проход щей через оси пучков.

На чертеже представлена принципиальн схема о;цного из возможных .вариантов интерферометра дл  измерени  линейных йеремещений.

Интерферометр содержит одночастотный лазер 1, установленные последовательно по ходу его излучени  расщепитель лазерного излучени  на два пучка и устройство сдвига частоты излучени , выполненные в виде дифракционного фазового модул тора 2, плоские отражатели 3 и 4, светоделители 5 и 6, угловые отражатели 7 и 8, фотоприемники 9 и 10, призму 11 и электронный блок обработки сигналов (не показан). Модул тор 2 представл ет собой акустооптическую  чейку, питаемую переменным напр жением . Уголковый отражатель 7 устанавливаетс  на измер емом объекте, а уголковый отражатель 8 установлен неподвижно.

Элементы интерферометра 5, 11 и

9образуют опорный канал, а элементы б - 8 и 10 - рабочий канал.

-Интерферометр работает следующим образом.

Модул тор 2 расщепл ет излучение лазера 1 на два пучка, распростран ющихс  под углом друг другу, сдвигает частоту излучени  одного из них по отношению к частоте излучени  другого пучка и модулирует излучение обоих пучков по фазе.

Один из пучков падает на отражатель 3 другой - на отражатель 4, псэсле отражени  от которых оба пучка направл ютс  в опорный и рабочий каналы, интерферируют друг с другом и поступают на чувствительные площадки фотоприемников 9 и 10., Фотоприемник 9 формирует на своем выходе электрический зигнал, частота которого зависит только от величины сдвига частот излучений пучков, выход щих из модул торв 2, и  вл етс  опорной.

Фотоприемник 10 формирует на своем выходе электрический сигнал, частота которого зависит как от величины сдвига Частот излучений пучков , выход щих из модул тора 2,так и от скорости перемещени  уголкового отражател  7,устанавливаемого на измер емом объекте. В результате этого частота сигнала на выходе фотоприемника

10отличаетс  от опорной и несет информацию о перемещении уголкового отражател  7.

Электронный блок обработки сравнивает частоты электрических сигналов.

поступающих в него с выходов фотоприемников 9 и 10, и фиксирует величину перемещени  измер емого объекта в каждый момент времени.

Требуемый уровень сигнала с фотоJ приемников устанавливают за счет изменени  угла между интерферирующими пучками (изменение ширины интерференционных полос) посредством поворота одного из отражателей в плосQ крсти, проход щей через оси пучков. При этом углы между интерферирук цими пучками в рабочем и опорном ка-. нале всегда равны между собой, благодар  чему интерферометр практи- часки нечувствителен к неконтроли1 уемшл смещени м его оптических эле ментов под воздействием внешних ; дестабилизирук  Шх факторов.

Требуемый сдвиг частот пучков, выход щих из модул тора .2, 6б|ёс|1ечивают подбором соответствующей Частоты их модул ции. ,

в некоторых случа х модул тор 2 целесообразно выполнить в виде фазовой радиальной дифракционной ре5 шетки, установленной в ходе излучени  лазера 1 с возможностью вращени  вокруг оси, параллельной направлению распространени  излучени , и св занного с решеткой привода ее

0 вращени .

Такое выполнение модул тора 2 позвол ет снизить опорную (несущую) частоту электрических сигналов, что облегчает их обработку в электрон5 ном блоке, а также увеличить угол между пучками, выход щими из модул тора 2, что, в свою очередь,позвол ет несколько сократить габариты интерферометра за счет уменьшени 

Q рассто ни  между модул тором 2 и отражател ми 3 и 4.

Снабжение интерферометра системой из двух плоских отражателей, установленных между модул тором 2 и

светоделителем 5, повьаиает точность

измерени  линейных перемещений за счет исключени  ошибок, св занных с неконтролируемым смещением оптических элементов интерферометра, а также за счет повышени  уровн  .полез0 ного сигнала и обеспечени  возможности использовани  .уголковых отражателей в рабочем канале без увеличени  габаритов интерферометра.

Claims (2)

1.Хитрин A.XW, Сундукова Е.М., Ов сов Б. А. Интерферометр11ч е ские устройства контррп  линейных перемещений и их применение в технолр ическом Оборудовании. Н., ЦНИИ Электроника , 1973, с. 12 - 13.

0

2.Левитйс А.Ф., Гелешевский В.И, Фазовый лазерный интерферометр дл  измерени  линейных перем ейий. Труды НИИ метрологии высших учебных заведений . М., вып. 12, 1974, С.13 - 17 (ЙЗЕЮТОТИП) .

5