Способ измерения длины волны монохроматического излучения и устройство для его осуществления

 

1. Способ измерения длины волны .монохроматического излучения, соглас-i но которому интерферометр освещают излучениями эталонного и измеряемого источников, изменяют разность хода интерферометра, производят одновременный счет интерференционных полос эталонного и измеряемого излучений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости измерений, производят счет интерференционных полос между всеми совпадениями во всем интервале счета, фиксируют результаты счета числа интерференционных полосот эталонного Рд и от измеряемого РИ источников между совпадениями, ближайшими к центру, и групп равноотстояпщх совпадений в начале и конце интервала счета и находят измеряемую длину волны Лц по формуле iiiirift ..:. Яи Л р где j - длина волны излучения эта- . лонного источника. 2 Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее источник эталонного излучения, интерферометр с переменной разностью хода, оптически связанный с двумя фотоприемниками , к выходам которых подключены фор№1рую1цие устройства, схему совпадений устройство зпяравления счетом полос и ЭВМ, причем выходы формиру ощих устройств соединены с входами схемы совпадений и устройства управ (Л ления счетом полос, отличающ е е с я тем, что, с целью.повышения точности и снижения трудоемкости измерений, оно дополнительно содержит счетньй регистр совпадений, оперативное запоминающее устройство, схему равнозначности, синхронизатор и устройство сбора и вьщачи данных, . IND причем выход совпадений соедиCD СП нен с входом счетного 1 егистра совпадений , входы оперативного запомисо эо нающего устройства соединены с выходами счетного регистра совпадений, входы синхронизации счетного .регистра совпадений и оперативного запоми (Нающего устройства соединены с соот-. ветствующими выходами синхрониза т6ра, выходы оперативного запоминающего устройства .и счетного регистра совпадений соединены с входами схемы равнозначности, а выход последней соединен с управляющими пходами устройства управления счетом полос ri устройства сбора и вьщачи данных.

СОО3 СОВЕТСНИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4<51 а 01 х 9!02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Рд

З. и = Л э р, 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИЙ И ОТНРЬ|ТИЙ (21) 3313205/18" 25 (22) 01. 07. 81 (46). 23.63.85. Бюл. В 11 .(72) С.А. Абрамов, Б.Л. Буковский, Ю.Ф. Томашевский и А,К. Торопов (71) Сибирский государственный науч . но-исследовательский институт мет.рологии

;(53) 535.853(088.8) (56) 1 Авторское свидетельство СССР

У 3227ч8, кл. 0 01 Б 9/02, 1971.

2. Буковский Б.Л. и др. Установка для относительных измерений лазер ных длин волн в широком спектраль ном,диапазоне. ПТЭ, Ф 3, 1974, с. 175-177.

j (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ

МОНОХРОИАТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТ РОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ° (57) 1. Способ измерения длины волны .монохроматического излучения, соглас-. но которому интерферометр освещают излучениями эталонного и измеряемого источников, изменяют разность хода интерферометра, производят одновременный счет интеоференционных полос эталонного и измеряемого излучений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости измерений, производят счет интерференционных полос между всеми совпадениями во всем интервале счета, фиксируют результаты счета числа интерференционных полос "от эталонного Р, и от измеряемого Р„ источников между совпадениями, ближайшими к центру, и групп равноотстоящих совпадений в начале и конце интервала счета и находят измеряемую длину волны. „ по формуле

„„SU,,1 26538 А где з — длина волны излучения эталонного источника.

2 Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее источник эталонного излучения, интерферометр с переменной разностью хода, оптически связанный с двумя фотоприемниками, к выходам которых подключены формирующие устройства, схему совпадений, устройство управления счетом полос и ЭВИ, причем выходы формирующих устройств соединены с входами схемы совпадений и устройства управления счетом полос, о т л и ч а ю-щ е е с я тем, что, с целью. повышения точности н снижения трудоемкости измерений, оно дополнительно содержит счетный регистр совпадений, .оперативное запоминающее устройство, схему равнозначности, синхронизатор и устройство сбора и выдачи данных, причем выход схемы совпадений соединен с входом счетного регистра совпадений, входы оперативного запоминающего устройства соединены с вы- .

-ходами счетного регистра совпадений, входы синхронизации счетного .регистра совпадений и оперативного запоми,нающего устройства соединены с соответствующими выходами синхронизатора, выходы оперативного запоминающего устройства и счетного регистра совпадений соединены с входами схемы равнозначности, а выход последней соединен с управляющими:зходами устройства управления счетом полос и устройства сбора и выдачи данных, 1026538 выход последнего соединен с ЭВМ, а ствующимн выходами схемы управления его информационные входы — с соответ счетом полос, 20

Ф

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в метрологических установках высаей точности.

Известны способ и устройство для 5 измерения длины волны ионохроиатичес" кого излучения P t 3 принцип действия которого заключается в освещении интерфероиетра излучениями эталонной и, измеряемой длин волн, изменении раз- 1О ности хода интерферометра, одновременном счете интерференционных полос от эталонной и измеряемой длин волн и измерении дробной части порядка интерференции для одной из длин волн 15 (методом заполнения ВЧ-колебаниями) в начале и в конце интервала счета.

Оно содержит интерферометр Майкельсона с подвижным зеркалом, служащим для модуляции световых потоков эталонного и измеряемого оптических квантовых генераторов, двухканальную электронную систему счета целых интерференционных полос, стартстопиый формирователь, блок управ- 5 ления, обеспечивающий динамический счет полос, цифровой блок отсчета щ обной части порядка интерференции и фотоприеиники, регистрирующие модуляцию световых потоков, соединенные % с.входаии соответствующих каналов двухканальной электронной системы счета целых полос, выходы которой соединены с входаии электронных счетчиков, фиксирующих число интерферен- З5 циокйнх полос.

Недостаткои описанного способа и устройства является влияние неравномерности хода каретки интерферометра и вибраций на точность измерения. 4О

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения длины волны монохроматического излучения, согласно ко-торому интерфероиетр освещают излу-; чениями эталонного и измеряемого источников, изменяют разность хода интерферометра, производят одновре,менный счет ннтерференционных полос

2 эталонного и измеряемого излучений в интервале, ограниченном моментами совпадений фаз интерференционных сигналов.

Устройство для реализации этого способа содержит источник эталонного излучения, ннтерфероиетр с переменной разностью хода, оптиЧески связанный с двумя фотоприемниками,; к выходам которых подключены формирующие устройства, схему совпадений, устройство управления счетом полос и ЭВМ,. ,причем выходы формирующих устройств соединены со входаии схемы совпадений и устройства управления счетом полос, Недостатком описанных способа и . устройства является ограничение точности измерений временнь1м разреаениеи схемы совпадений.

Целью изобретения является новыщение точности и снижение трудоемкостй измерений.

Это достигается тем, что по способу измерения длины волны монохроиатического излучения, согласно кото» рому интерферометр освещают излуче... ннями эталонного н измеряемого источников, изиеняют разность хода иитерфероиетра, производят одновреиенный счет интерференционных полос эта,лонного и измеряемого излучений в интервале, ограниченном моментами совпадений фаз интерференционных сигналов, счет ннтерференционных полос производят между всеми совпадениями во всеи интервапе счета, фиксируют результаты счета числа интерференцнонных полос от эталонного .Р и от изиеряеиого Р„ источников между сбв-, паденияии ближайших к центру групп равноотстоящих совпадений в начале и конце интервала счета, н находят измеряемую длину волны Л,„ по формуле

Рз

,= э 1 ри где - длина волны излучения эталонного источника.

В устройство для измерения длины волны монохроматического излучения, 538 4

9, входы оперативного запоминающего устройства 10 соединены с выходами счетного регистра совпадений 9 так, что первый вход оперативного запоминающего устройства 10 соединен с вторым разрядом счетного регистра совпадений, второй — .с третьим и т.д. . Входы синхронизации счетного регистра, совпадений 9 и оперативного запоминающего устройства 10 соединены с со-. ответствующими выходами синхронизатора 12. Выходы оперативного запоминающего устройства 10 и счетного реги стра совпадений 9 соединены с входами схемы равнозначности 1 1, а выход . последней соединен с управляющими входами устройства управления счетом полос 8 и устройства сбора и выдачи данных 13, причем выход последнего соединен с ЭВМ 14 ° и информационные входы устройства сбора и выдачи данных 13 соединены с информационными выходами устройства управления счетом полос 8.

Сбор измерения длины волны моно- . хроматического источника осуществляется следующим образом. Излучением эталонного источника 1 и излучением измеряемой длины волны освещают инте терферометр 2. Изменяют разность хода ,интерферометра 2, при этом модуляция излучения воспринимаются фотоприемником 3 и 4 и преобразуется в электрические сигналы, которые формируются по длительности устройствами 5 и 6 и поступают на схему совпадений

7, выделяющую совпадения интерференцнонных полос с заданной точностью.

На фиг. 2 изображены временные диаграммы следования интерференционных полос при изменении разности хода интерферометра для эталонной длины волны h и измеряемой Я„ . По оси у отложены временные интервалы между ближайшивж интерференционными полосами. Совпадением считается временной интервал, не превышающий времени разрешения применяемой схемы совпа дений.

Как видно иэ фиг. 2, совпадения следуют группамир сОстОящими иэ ря» да равноотстающих совпадений. Центр группы совпадений соответствует на- именьшему временному интервалу между интерференционными полосами эта :<; лонного и измеряемого излучения, т.е. наиболее точному совпадению.

Для определения. центра группы совпа1026 содержащее источник эталонного излучения, интерферометр, оптически связанный с двумя фотоприемниками, к выходам которых подключены формирующие устройства, схему совпадений, устройство управления счетом полос и ЭВИ, причем вьиоды формирующих устройств соединены с входами схемы совпадений и устройства управления счетом полос, вводят дополнительно: . 10 счетный регистр совпадений, оперативное запоминающее устройство, схему равноэиачностир синхронизатор и уст ройство сбора и выдачи данных, выход схемы совпадений соединяют с входом t5 . счетного регистра совпадений, входы оператйвного запоминающего устройства соединяют с выходами счетного регистра совпадений, входы синхронизации счетного региатра совпадений 20 и оперативного запоминающего уст- . ройства соединяют с соответствующими ,выходами синхронизатора, выходы оперативного запоминающего устройства и,, счетного регистра совпадений соеди- 35

: няют с входами схемы равнозначности, а выход последней соединяют с управляющими входами устройства управления счетом полос и устройства сбора и выдачи данных, выход которого соединен с ЭВИ, а информационные входы - с соответствующими выходами схемы управ,": ..ления. счетом полос.

Ва фиг. 1 изображена принципиаль ная схема устройства; на фиг. 2 35 временные диаграммы следования интерференционных полос.

Устройство для реализации способа измерения длины волны излучения монохроматического источника состоит 40

/ из расположенных по ходу луча источ, ника излучения эталонной длины волны

1 йнтерферометра 2 с переменной рази@стью хода, фотоприемников 3 и 4, формирующих устройств 5 и 6, схемы совпадений 7, устройства управления

- . Счетои полос 8,счетного регистра совпадений 9, оперативного запоминающе- го устройства 10, схемы равноэначНости 11, синхронизатора 12, устрой-:5О ства сбора и выдачи данных 13 и .

ЭВИ 14 ° Выходы фотоприемников 3 и 4 соединены с входами формирующих устройств 5 и 6, выходы которых соединены с входами схемы совпадений 7 и устройства управления счетом полос 8.

Выход схемы совпадений 7 соединен с входом счетного регистра совпадений л

1026538 дений необходимо записать все следующие подряд совпадения в одной группе.

Сигналы с выхода совпадений 7 поступают на счетный регистр совпа- 5 цений 9, который фиксирует количестso совпадений в группе. Затем синхронизатор 12 управляет устройством так, что в оперативное запоминающее устройство 30 (ОЗУ) информация из

СРС переписывается уменьшенной вдвое, а во время прихода второй группы совпаденнй схема равнозначности 3 1 сравнивает текущее значение числа совпадений с записанным числом в

ОЗУ и выделяет импульс в момент их равенства, т.е. в момент, соответствующий математическому ожиданию появления центра группы совпадений.

Выделенный импульс управляет устрой ством управления счетом полос 8, через которое информация поступает на устройство сбора и вьг° дачи данных 33, сопряженное с

ЗИМ 34 25

Предлагаемый способ и устройствс для его реализации позволяет значи-, тельно снизить трудоемкость и повысить точность измерения длин волн, что позволяет упростить высшие звенья поверочной схемы для средств измерений длины.

Точность измерений 9 зависит от интервала изменения разности хода интерферометра (Р), времени paspemeния применяемой схемы совпадений;ф и числа совпадений в группе (n) Й определяется по формуле

Рн

go a

2d

При применении предлагаемого спо-: соба точность повышается по сравнению с прототипом в и раз.

Снижение трудоемкости можно оценить из следующих соображений. Рассматривая все сочетания а отсчетов в начале и конце интервала, мы за один проход каретки получаем 2m равноточных измерений.

3026538 сф ФЦ (; i3" O ю ъ ъ" ъ+ 1- I 1 д руроо - ошэокт б20И

Редактор О. Юркова Техред С.Мигунова Корректор Е, Рошко

Заказ 1686/3

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4