Лазерный интерферометр перемещений

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3151) С 01 В 9/02, 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3630870/18-28 (22) 29 ° 07. 83 (46) 30.12.84. Бюл. В 48 (72) В.А.Смирнов (53) 531.715.1(088.8) (5á) 1. Промьппленный лазерный измеритель перемещений ФОУ-1.-"Автометрия", )975, В 5, с. 43.

2 . Алякишев С.А., Катаев М.И.

Лазерные измерители линейных перемещений для точного станкостроения.

Сер. "Электровакуумные и газоразрядные приборы".Обзоры по электрон-. ной технике. М., 1974, вып. Б.(ZOSJ

17c) (прототип) . (54)(57) ЛАЗЕРНЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий осветитель и расположенные по ходу его лучей . светоделитель, две светоделительные..SU 11 24 А поверхности которого образуют прямой двугранный угол, биссекторная плоскость которого параллельна направлению измеряемого перемещения, уголковый отражатель, свяэываемы@ с обьектом, и приемно-регистрирующее устройство, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью повышения точности измерения, светоделитель выполнен в виде равнобедренной трехгранной призмы, íà KaTeTHhKK гранях которой выполнены светоделительные поверхности, осветитель расположен так, что

его оптическая ось перпендикулярна к биссекторной плоскости прямого двугранного угла, а осветитель и О светоделитель установлены с возможностью locTHpoBKH взаимного расположения.

1 11З21

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интер ферометрам, предназначенным для измерения таких физических величин как длина, скорость, углы поворотов, показатель преломления вещества и

5 т.п. путем сравнения измеряемой длины с длиной волны стабилизированного по частоте лазера, и может ыть использовано для решения задач контрольно-измерительной техники на производстве и в научном эксперименте, например для измерения угловых перемещений дифракционной решетки спектрометра.

Известен лазерный интерферометр перемещений, например, интерферометр ФОУ-1, который содержит последо. вательно расположенные осветитель, светоделитель, выполненньй в виде двух плоскопараллельных пластин, установленных с возможностью регулировки взаимного расположения и образующих прямой двугранный угол, биссекторная плоскость которого параллельна оси осветителя и направлению измеряемого перемещения, подвижный уголковый отражатель и приемно-регистрирующее устройство (1) .

Точностные возможности такого интерферометра полностью реализуются при достижении "бесконечной ширины полосы" интерференционных картин (ровное световое поле), для чего. полный отражающий угол уголкового отражателя (181}должен быть точно вдвое больше угла между светоделительными поверхностями(96 ). Для реализации этого равенства светоделительные пластины установлены с возможностью взаимных юстировочных перемещений, причем достаточной является регулировка по одной угловой степени свободы. Однако вследствие нежесткости конструкции светоделителя в интерферометре возможны неконтролируемые

45 (в процессе измерений)перемещения его элементов еще по шести степеням свободы, связанные с появлением дополнительной разности хода интерферирующих, пучков, т.е. приводящие к ошибкам в измерениях.

Кроме того, дополнительные отражения света от граней пластин, параллельных светоделительным слоям, приводят к образованию дополнительных интерференционных картин, наложенных на основные,что уменьшает глубину модуляции информационных сигналов и нарушает их. фазировку, 47 а чем обусловлена необходимость применения диафрагм или светорассеивающих фильтров, вносящих, в свою очередь, значительные потери света, что, в конечном счете, значительно ухудшает точность измерений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является лазерный ннтерферометр перемещений, содержащий осветитель и расположенные по ходу его лучей светоделитель, две светоделительные поверхности которого образуют прямой двугранный угол, биссекторная плоскость которого параллельна направлению измеряемого перемещения, уголковый отражатель, связываемый с объектом, и приемно-регистрирующее устройство )2).

В этом интерферометре светоделитель выполнен в виде параллелепипеда с встроенными в него двумя светоделительными поверхностями, образующими прямой двугранный угол, биссекторная плоскость которого совпадает с плоскостью симметрии параллелепипеда и параллельна оси осветителя и направлению измеряемого перемещения, Основной недостаток интерферометра заключается в невозможности регуг лировки ширины интерференционных полос. вследствие чего отсутствует возможность исключения влияния погрешности изготовления прямых углов призм(отражателя,. связываемого с объектом, светоделителя и его частей)на точность измерения. Таким образом, точность измерений .этим интерферометром ограничена погрешностью изготовления призм и не может быть улучшена путем юстировки интерферометра.

Кроме того, наличие светопреломляющих граней, параллельных волновому фронту проходящего через них излучения, обуславливает дополнительные отражения и интерференцию света, приводящие к образованию дополнительных интерференционных картин, наложенных на основные, что ухудшаетфункцию видимости интерференционной картины и, следовательно, приводит к заметному снижению точности измерений.

Наличие узла визуального контроля, на который постоянно(включая и время измерения) отводится значительная доля энергии исходного лазерного луча, также уменьшает уровень сигналов фотоприемников и защищенность

1132147 интерферометра, например, от световых помех, т.е..снижает помехозащищенность, а в конечном счете и точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в лазерном интерферометре перемещений, содержащем осветитель и расположенные по ходу его лучей светоделитель, две светоделительные поверхности которого образуют прямой двугранный угол, биссекторная плоскость которого параллельна направлению измеряемого перемещения, уголковый отражатель, связываемый с объектом, и приемно-регистрирующее устройство, светоделитель выполнен в виде равнобедренной трехгранной призмы на катетных гранях которой выполнены светоделительные поверхности, осветитель расположен так, что его оптическая ось перпендикулярна к биссекторной плоскости

Ю прямого двугранного .угла, а осветитель и светоделитель установлены с возможностью юстировки взаимного расположения.

На чертеже изображена оптическая схема лазерного интерферометра перемещений.

Интерферометр содержит осветитель

1, светоделитель 2, выполненный в виде равнобедренной трехгранной призмы, на катетные грани Si и 5 которой нанесен полупрозрачный зеркальный слой, с гипотенузной гранью 5> и биссекторной плоскостью прямого двугранного угла А- я расположенной перпендикулярно к оси осветителя 0-0 и параллельно направлению измеряемого перемещения

X- X, уголковый отражатель 3, устанавливаемый на объекте(не показан), величина и направление перемещений которого измеряются, приемно-регистрирующее устройство из четвертьволновой пластинки 4, поляризационных фильтров 5, установленных перед фотоприемниками 6, подключенными к блоку 7 электроники, исходный луч.

Интерферометр работает следующим образом.

Исходный луч формируется осветителем l. .Вследствие того, что светоделитель 2, выполненный в виде равнобедренной трехгранной призмы, установлен перпендикулярно к оси ,g-О осветителя 1 своей биссекторной плоскостью Д-д прямого двугранного угла, образованногб гранями 5< и

5 исходный луч i< расщепляется гранью на преломленный ;, и отраженный 1 . компоненты. Оптическая длина пути луча 1, отраженного

1 гранью 5> на ее середине полное внутреинее отражение), образует длину опорного канала интерферометра:, 10 Íà светоделительной грани 5 луч

55 опорного канала расщепляется на преломленный 1 и отраженный

Ц компоненты, которые интерферируют соответственно с отраженным и

2х преломленным 1, компонентами луча измерительного канала, направленного на грань б уголковым отражателем 3. Интерферирующие лучи (один из которых выводится через грань 5 ) воспринимаются приемнорегистрирующим устройством, на фотоприемниках 6 которого формируются интерференционные картины с взаимным о фазовым сдвигом на 90 для обеспечения автоматического измерения реверсивных перемещений. Регулировкой угла падения луча 1О на грань изменяют ширину интерференционных полос до достижения равномерно освещенного поля интерференции ("бесконечной ширины полос)и фиксируют расположение элементов интерферометра на все последующее время эксплуатации интерферометра.

Новое конструктивное выполнение светоделителя 2 и новое взаимное расположение элементов позволило использовать преломляющие свойства равнобедренной трехгранной призмы, что привело к образованию новых зависимостей между угловыми размерами призмы и углом отклонения осевого луча осветителя 1 призмой. Это в свою очередь позволило скомпенсировать ошибки изготовления прямого угла призмы регулировкой взаимного

1 расположения элементов.

Таким образом, в предлагаемом интерферометре реализованы как жесткость конструкции, так и возможность регулировки ширины полос, чем обеспечен более высокий предел точности измерений.

Вследствие нового конструктивного выполнения светоделителя и нового расположения элементов в интерферометре отсутствуют дополнительные интерфереиционные картины и их суперпозиция с основными, чем

1132147 уменьшены энергетические потери, более высокое качество измерительной улучшена функция видимости интерферен информации, определяющее и лучшие ционной картины, т.е. получено точностные характеристики.

Составитель Н.Лобзова

Редактор М.Бандура Техред Т.Фанта Коррекхе> С.Шекмар

Заказ 9752/34 Тирам 586 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

Лазерный интерферометр перемещений Лазерный интерферометр перемещений Лазерный интерферометр перемещений Лазерный интерферометр перемещений 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к техническим средствам, уменьшающим фоновую составляющую изображения при использовании электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования движений в микроэлектронике и машиностроении

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при одновременном контроле нескольких параметров ординарного или двойного контактного провода сети электрифицированного транспорта

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам регистрации колебаний поверхности объекта
Изобретение относится к техническим средствам обучения-тренажерам, в частности к тренажерам для обучения операторов промыслового флота

Изобретение относится к оптико-интерференционным способам и устройствам для измерения размеров и концентрации полидисперсных аэрозольных сред и может быть использовано в измерительной технике

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, а именно к методам неразрушающего контроля и оценки технического состояния трубопроводов при их испытаниях и в условиях эксплуатации

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения краевых углов смачивания с высокой точностью

Изобретение относится к горному делу и предназначено для измерения деформаций горных пород путем измерения смещений глубинных реперов, заложенных в скважинах

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для масштабного преобразования линейных перемещений
Наверх