Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АБСбЛЮТНОГО ЗНАЧЕНИЯ УСКОРЕНИЯ СИТШ ТЯЖЕСТИ, содержащее источник излучения , массивное тело, вьтолненное в виде уголкового отражателя и помещенное в вакуумную камеру, интерферометр с измерительным и референтным плечами и систему измерения пути и времени свободного падения массивного тела, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности измерений, в измерительном пле .че .интерферометра дополнительно установлены второй уголковый отражатель и оптическая оборачивгиощая афокальнал система. G рялч tessk, о со о ел со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

МЯ) С 01 Ч 7/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21)3405106/18-25 (22)05.03.82 (46)23.07.83. Бюл. 9 27 (72)В. Н. Дударчик и И. Г. Люличева (53)550.831(088 ° 8) (56)1. Авторское свидетельство СССР

9 258644, кл. G 01 Ч 7/14, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

В 651286, кл. G 01 Ч 7/14, 1976 (прототий ). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АБСОЛЮТНОГО ЗНАЧЕНИЯ УСКОРЕНИЯ СИЖУ

ТЯЖЕСТИ, содержащее источник излу„„ЯО„„) 03 А чения, массивное тело, выполненное в виде уголкового отражателя и помещенное в вакуумную камеру, интерферометр с измерительным и референтным плечами и систему измерения пути и времени свободного падения массивного тела, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерений, в измерительном пле.че .интерферометра дополнительно установлены второй. уголковый отражатель и оптическая оборачивающая афокальная система.

1030753

Изобретение относится к гравиметрии и предназначено для абсолютных измерений ускорения силы тяжести

l."=-тодом <:вободного падения на под- вижном оси<панин.

Известно устройство для измерения а 6coJIED.I ноГО значения ускОрениЯ силы тяжести методом свободногo падения массивного тела, содержащее катапульт) l3F

Недостатком этого устройства является наличие обратной cDHзи лежду

ИНТЕНОЕРОМЕТРОМ и ИСТОЧНИКОМ MOHO"хром-..fè I-åci

HliD лазерно1 О источ!лика и не пОзво" ляст oc5:i ccTDHTH автОматическую ста билизацию лазера,- lто or раничивает точность измерений.

Наибо;се близким к предлагаемому по техничсской сущности является устройс Do, содержаl:.,åå пада-ощее тело,. BEC fiî.iiícííoe в виде уголкового светоотражателя и помещенное в ва— куумную камеру, интерферометр, систему измерения пути и вре лени падения тела (2)

Педостатком этого устройства является расхождение интерферирующих пучков в плоскости интерференции (за счет попере <ного сдвига рабочего йучка отнссительно референтного ) при

oтносительных горизонтальных смещениях сгободно падающего тела или осногания. расхождени«е интерферирую4их пучков приводит к снижению глуби;. 0 н1 световой модуляции, B. следователь-, но, к уменьшению амплитуды выходного сигнала и ухудшению соотношения сигнал/шум. При расхождении интерферирующи : П5тчков;<а i еличину диаметра СВетО

ВОГО ПУЧКа мОдуЛЯЦИЯ СВеТОВОГО ПОТО ка прекращается полностью, и амплитуда электрического сигнала на выходе фотоэлектронной системы падает до нуля. В результат< этого, возраста-50 ет диспсрсия результатов измерений, т.е. снижается точность измерений.

Прп горизонтальных смещениях большой амплитуды измерения становятся невозможны к<. 55

Целью изобретения Является увеличение точности измерений. указанная цель,цостигается тем, что в устройстве для измерения абсолютного значения ускорения силы тя- 60 жести, содержащем источник излучения, массивное тело, Выполненное в виде уголкового отра:..<ателя и помещенное в вакуумную камеру,, интерфероме р с измерительным и референтным плечами и систему измерения пути и времени свободного падения массивного тела, в измерительном плече интерферометра дополнительно установлены уголковый отражатель и оптическая оборачивающая афокальная система.

Б качестве оборачивающей афокальной системы может быть использована, например, система, состоящая из .двух призм Дове, основания которых параллельны оптической оси и расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, система из двух лин-, расположенных так, что передний фокус одной из них совпадает с задним фокусом другой или другая аналогичная система.

На. чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит катапульту 1, cHcTeму 2 управления,. связанную с кинематическими узлами, обеспечивающими свободное движение пробного тела, подвижный уголковый светоотражатель 3 (глассивное тело), помещенный в вакуумной камере 4, лазерный источник 5 монохроматического света, коллиматор б, формирующий параллельный лазерный пучок, стабилизатор длины волны лазера (не показан), светоделитель 7, размещенный на пути коллимированного лазерного пучка, о6о» рачивающую систему, выполненную из двух призм Дове 8, основания которых расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, уголковый отражатель 9, поворотное зеркало 10, направляющее опорный луч от светоделителя ? на референтное плечо интерферометра, уголковый отражатель 11, размещенный на мргнитной антивибрационной системе 12, снижающей влияние вертикальной составляющей вибрационных помех, неподвижный уголковый светоотражатель 13 референтнorc глеча интерферометра, фотоприемник с усилителем-формирователем 14 импульсов, размещенный на выходе интерферирующих пучкОВ и пОдсОединенный к системе 15 измерения пути, системы 16 и 17, измерения Времени к которым подключен генератор 18 эталонной частоть| и система 19 обработки информации, соединенная с системой 20 реги= страции и вывода результатов изме- рений. устройство работает следующим образом.

Катапульта 1 по сигналу из системы 2 управления освобождает подвижнь1й уголковый светоотражатель 3, который начинает свободное движение в вакуумной камере 4. Пучок света от лазера 5,. стабилизированного по длине волны, пройдя йзллиматор б. разде.. ляется аветоделителем 7 на два луча.

Первый луч (рабочий, направляется

1030753

Составитель Ю. Евдокимов

Редактор Н. Лазаренко Техред Т.Маточка Корректор й. Ильин

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35р Раушская наб., д. 4/5

Заказ 520б/46

Филиал ППП "Патент", г. Ужгородр ул. Проектная, 4 на подвижный уголковый отражатель 3 и, отразившись от него, проходит через первую призму системы 8, отражается от отражателя 9, проходит вторую призму системы 8, вновь попадает на подвижный уголковый отражатель

3 и затем возвращается к светоделителю 7.

Второй луч (опорный), пройдя светоделитель 7, попадает .на референтное плечо интерферометра, в котором он о вначале направляется поворотным зеркалом 10 на уголковый отражатель 11, размещенный на магнитной антивибрацйонной системе 12, служащей для снижения влияния вибраций и микро- 15 сеймс на референтное плечо интерферометра и, следовательно, на точность измерений. Затем второй луч отражается от граней уголкового отражателя 11 на неподвижный уголко- 20 вый светоотражатель 13 референтного плеча интерферометра, после этого снова попадает на уголковый отражатель 11, поворотное зеркало 10, которое возвращает его к светодеяи- 25 телю 7, где он интерферирует с первым лучом. Таким образом, референтное плечо интерферометра имеет такое же двухкратное оптическое умножение, что и измерительное плечо. Возникаемая при совмещении обоих световых лучей интерференционная картина проектируется на фотоприемник с усилителем-формирователем 14 импульсов, где происходит преобразование модулированного светового потока в электрические сигналы с частотой, пропорциональной частоте прохождения интерференционных полос, и усиление этих электрических сигналов, которые затем подаются в блоки измерения пути 40 системы 15. Система 15 формирует заданные интервалы пути, пройденные свободно падающим отражателем 3, кото-. рые измеряются системами 16 и 17, из. мерения времени, синхронизированными .Q5 эталонным генератором 18 частоты (времени). После этого в системе 19 происходит обработка информации, а в системе 20 — регистрация и вывод результатов измерений.

При измерениях на подвижном основании возникают горизонтальные перемещения отражателя 3 относительно камеры 4. Вследствие таких перемещений первый луч, отразившись от отражателя 3, также смещается от своего исходного положения в ту же сторону куда -сместился и отражатель 3. После" дующее прохождение луча через оборачивающую систему приводит к его смещению в противоположном направлении на такую величину, что суммарное смещение первого луча после его повторного отражения .от отражателя 3 всегда равно нулю, вследствие чего первый луч интерферирует с вторым всегда в одной и той же точке поверхности фотоприемника 14 независимо от относительных горизонтальных перемещений отражателя 3.

Таким образом, оптическая оборачивающая афокальная система в измерительном плече интерферометра пред-. ставляет собой блок компенсации горизонтального (поперечного ) смещения свободно подаюшего отражателя 3.

Наличие двух призм, основания которых взаимно перпендикулярны, позволяет компенсировать горизонтальные по-. перечные смещения отражателя 3, происходящие в любом направлении. ф У:

Предлагаемое устройство может бй .Гь использовано при создании транспортабельных гравиметров для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести в стационарных условиях и на подвижном основании, а также оптических приборов, применяемых для измерения линейных перемещений интерференционными способами.