Двухлучевой интерферометр для измерения перемещений объектов в трубах малого диаметра

 

ДВУХЛУЧЕВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ В ТРУБАХ МАЛОГО ДИАМЕТРА, ссдержаций монохроматический источник света, узел разделения и рекслибинации основного и опорного пучков лучей, два фотоприемника для реверсивного счета интерференционных полос, узел отражателей опорного и основного пучков лучей, включёиспий два главных вогнутых и центральное зеркала, отличаюцийс я тем, что,с целью повышения точности измерения, главные вогнутые зеркала выполнены кольцеобразной и круглой формы с общем фокусом, расположены в одном поперечном сечении трубы, центральное зеркало установлено в указанном общем фокусе, одно яз главных вогнутых зеркал жестко свяi зано с центральным зеркалом, а другое связано с центральным зеркалом с возможностью перемещения относительно него вдоль оси трубы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН

1(50 С, 01 В 9 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3475238/25-28 (22) 16.07.82 (46) 07.11.83. Бюл. 941 (72) В.Н.Ремизов, lo.Â.Èèëîñåðäèê и В.В.Сизов (7l ) Московский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-физический институт (53) 531.715.1 (088.8) (56) 1. Коломийцов Ю.В. Интерферометры. Л, Машиностроение, 1976, с. 191-192.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3358695/25-28, кл.Q 01 В 9/02, 1981 (прототип) . (54) (57) ДВУХЛУЧЕВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИИ ОБЪЕКТОВ

В ТРУБАХ МАЛОГО ДИАМЕТРА, содержащий монохроматический источник

„„SU„„1052852 А света, узел разделения и рекомбинации основного и опорного пучков лучей, два фотоприемника для реверсивного счета интерференционных полос, узел отражателей опорного и основного пучков лучей, включающий два главных вогнутых и центральное зеркала, отличающийся тем, что,с целью повышения точности измерения, главные вогнутые зеркала выполнены кольцеобразной и круглой формы с общем фокусом, расположены в одном поперечном сечении трубы, центральное зеркало установлено в укаэанном общем фокусе, одно из главных вогнутых зеркал жестко связано с центральным зеркалом, а .другое связано с центральным зеркалом с воэможностью перемещения относительно него вдоль оси трубы.

1052852

Изобретение относится к измери-. тельной технике, а именно к классу интерферометрон, и может быть использовано для прецизионного измерения перемещений различных объектов .абсолютным методом в трубах 5 малого диаметра, например н исследовательском канале ядерного реактора,гри наличии ионизирующих излученйй и изменяющихся некоторым ,образом н течение времени вдоль оси 10 трубы температур.

Известен двухлученой интерферометр для измерения перемещений объектов, включающий н себя источник снета — лазер, телескопическую систему для расширения пучка лучей лазера, узел разделения и рекомбинации основного и опорного пусков лучей лазера, дна фотоприемника с разделительной призмой и диафрагмами для реверсивного счета интерференционных полос и под", нижную и неподвижную триппель-призмы

1уголконые отражатели, изготовленные в ниде стеклянных тетраэдров), дос-!, тоинством которых является сохранение ширины и направления интерференционных полос при небольших наклонах призмы, неизбежных при их перемещении ( или вследствие влияния условий окру,жающей среды. 1), Недостатком известного интерферо- 30 метра является сложность изготовления этих призм, а также невозможность применения в условиях, влияющих на их оптические свойства, а именно в полях ионизирующих излуче- 35 ний или при наличии больших градиентов температур.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является двухлучевой интерферометр для измере-40 ния перемецений объектов в трубах малого диаметра, содержащий монохроматический источник света, узел разделения и рекомбинации основного и опорного пучков лучей, два фотоприемника для реверсивного счета интер- 45 ференционных полос, узел отражателей опорного и основного пучков лучей, включающий два главных вогнутых и центральное зеркало. узел отражателей состоит иэ основ-50 ной и ойорной систем неплоских отражателей d параллельным ходом падающего и отраженного лучей, каждая иэ которых содержит главное вогнутое и центральное зеркало, расположен- 55 ное в.фокусе главного зеркала,при чем обе системы в узле расположены последовательно ндоль оси трубы.

Главное вогнутое зеркало ближней к узлу разделения и рекомендации систе-60 мы неплоских отражателей выполнено в виде сегмента, симметричного относительно его диаметра.Это обеспечивает одному из пучков лучей сквозной проход через ближнюю систему неплоских отражателей и возможность отражения от дальней системы неплоских отражателей 2 g.

Однако известный интерферомет1» обладает недостатком, связанным с разным положением опорной и основной систем неплоских отражателей вдоль оси трубы. При изменении внешних условий (например, температурй) вдоль оси трубы в течение времени проведения исследований, что наблюдается в канале ядерного реактора, возникает погрешность измерения изза изменения расстояния между главными ногнутыми зеркалами узла отражателей, что снижает точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в двухлучевом интерферометре для измерения перемещений объектов в трубах малого диаметра, содержащий монохроматический источник света, узел разделения и рекомбинации основного и опорного пучков лучей, дна Фотоприемника для реверсивного счета интерференционных полос, узел отражателей опорного и основно-, го пучков лучей, включающий два главных вогнутых и центральное зерка. ла, главные вогнутые зеркала выполнены кольцеобраэной и круглой формы с общим Фокусом, расположены в одном поперечном сечении трубы, центральное зеркало установлено в указанном общем фокусе, одно иэ главных вогнутых зеркал жестко связано с центральным зеркалом, а другое связано с центральным зеркалом с возможностью перемещения относительно него вдоль оси трубы.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема. двухлучевого интерферометра для измерения перемещений объ" ектов в трубах малого диаметра, на

Фиг. 2 — сечение A-A на фиг. 1; на фиг. 3 — узел отражателей опорного и основного пучков лучей.

Днухлучевой интерферометр содержит монохроматический источник 1 света, узел разделения и рекомбинации основного и опорного пучкон лучей, состоящий из плоских зеркал

2 — 4 и снетоделительные пластины

5 — 7, узел отражателей опорного и основного пучков лучей, включающий в себя главное вогнутое зеркало 8 с отверстием и центре, диаметр которого ранен диаметру второго главного вогнутого зеркала 9, расположенного в отверстии первого на одном с ним уровне, и центральное зеркало

10, расположенное н общем фокусе главных вогнутых зеркал 8 и 9, а также фотоприемники 11 для реверсивного счета интерференционных поПAC

l052852

Двухлучевой интерферометр работает следующим образом.

Двухлучевой интерферометр устанавливают в трубу 12 малого диаметра.

Пучок лучей монохроматического источника 1 света после смягчения зер» 5 калом 2 делится по амплитуде свето-. делительной пластиной 5. Пучок 1 после отражения от главного вогнутого зеркала 8, центрального зеркала 10 и снова главного вогнутого зеркала

8 направляется на светоделительную пластину 7 с помощью зеркала 4. Пучок 11, направленный на главное вогнутое зеркало 9 с помощью зеркала

3, после отражения от главного вогнутого зеркала 9, центрального зеркала 10,и снова главного вогнутого зеркала 9 интерферирует с пучкам 1 на светоделительной пластине 7. Интерферирукщие пучки света направляг-,ются с помсщью светоделительной пластины б на фотоприемники 11, настроенные со сдвигом 7/2 относительно интерференционной картины.

При перемещении одного иэ главных вогнутых зеркал 8 или 9 вдоль оси трубы 12 на величину И изменяется оптическая разность хода опорного и основного пучков лучей 1 и Й на величину 29 + 28 cosa(, где о(- угол между осью трубы 12 и направлением ЗО распространения пучка лучей, падающего на центральное зеркало 10 от подвижного главного вогнутого зеркала ,8 или 9. Зная число переместившихся интерференционных полос и длину вол- 35 ны источника света ), искомое перемещение определяется как

Е= " С1

= г п вГ

Если выбрать радиус кривизны главных вогнутых зеркал 8 и 9 значительно больше, чем прицельный параметр р, то о.будет малой величиной и перемещение определяется по формуле =+К (г)

Л

Вследствие того, что оба главных вогнутых зеркала 8 и 9 расположены на одном уровне по отношению к оси трубы 12 малого диаметра, погрешность от влияния внешних условий вдоль оси трубы 12 будет пренебрежимо малой.

Так как оптический ход опорного и основного пучков света из-за малости радиальных участков пути определяется в основном только осевыми участками, то данный интерферометр обеспечивает малую величину разности оптического хода опорного и основного пучков, что позволяет испольэовать источники света с небольшой длиной когерентости (нестабилиэированные по частоте лазеры и т.п.) без дополнительных компенсаторов разности хода пучков лучей.

Таким образом, предлагаемый интерферометр позволяет повысить точность измерения перемещений различных объектов, проведения метрологической аттестации преобразователей перемещений в трубах малого диаметра, например в канале ядерного реактора, эа счет устранения погрешности, вызываемой влиянием внешних условий на величину расстояния между главными вогнутыми зеркалами узла отражателей. Наряду с этим данный интерферометр оказывается нетребовательным к такой характеристике источника света, как длина когерентности, что позволяет испольэовать легкодоступные и относительно дешевые источники света, такие как нестабилизированные по частоте лазеры, ртутные лампы и т.п.! 0 . 28) )

1У

Фиг. 2 л

1052852

Составитель Л.Лобэова

Редактор Н,Кешеля Техред B. àëåêîðåé Корректор A.Èëüèí

Закав 8842/34 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4