Устройство для измерения перемещения объектов и показателей преломления прозрачных сред

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ СРЕД, содержащее источник когерентного излучения , интерферометр, включающий светоделитель , отражатель, образующий измерительное плечо, отражатель и модулятор , образующие опорное плечо, два фотоэлектрических преобразователя и вычислительный блок, соединенный с преобразователями, отличающееся тем, что, с целые повышения точности измерения, оно снабжено оптическим элементом, расположенным между светоделителем и отражателем, образующим светоделительное плечо, и расщепителем луча, установленным между источником когерентного излучения и интерферометром. 2. Устройство по n.t отличающееся тем, что, с цепью повышения точности измерения изменений показателя преломления прозрачных сред, оптический элемент вьтолнен в ввде объема с заданной оптической длиной.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Sl)4 С 01 В 1 1/00 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3622982/24-28 (22) 03.06.83 (46) 15.08.85. Бюл. N - 30 (72) В.Д.Прилепских и В.А.Ханов (71) Новосибирский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и карто. графин и Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР (53) 531.715.1(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 376653, кл. G 01 В 9/02, 1971..

Авторское свидетельство СССР

В 586323, кл. G 01 В 9/02, 1974 ° (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПРОЗРАЧФИ СРЕД, содержащее источник когерентного излучения, интерферометр, включающий свето. делитель, отражатель, образующий из„„SU „„1173177 А мерительное плечо, отражатель и модулятор, образующие опорное плечо, два ! фотоэлектрических преобразователя и вычислительный блок, соединенный с преобразователями, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, оно снабжено оптическим элементом, расположенным между светоделителем и отражателем, образующим светоделительное плечо, и расщепителем луча, установленным между источником когерентного излу« чения и интерферометром.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения изменений показателя преломления прозрачных сред, оптический элемент выполнен в виде объема с заданной оптической длиной, 1

1173177

Йзобретение относится к измери.тельной технике, а именно к интерференционным измерениям, и может использоваться для прецизионных измерений перемещений объектов и изменений показателей преломления прозрачных сред.

Целью изобретения является повышение точноСти измерения, а также повышение точности измерения изменений показателя преломления прозрачных сред.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для измерения перемещений объектов и показателей преломления прозрачных сред, на фиг.2 — взаимное расположение отражателя измерительного плеча и объема с заданной оптической длиной.

Устройство для измерения перемещения объектов и показателей преломления прозрачных сред содержит ис" точник 1 когерентного излучения и интерферометр 2, который включает в себя установленные на пути распространения луча светоделитель 3, отражатель 4 и модулятор 5, образующие опорное плечо, отражатель 6 и оптический элемент 7, образующие измерительное плечо, расщепитель,8 луча, З0 установленный между источником 1 когерентного излучения и интерферометром, два фотоэлектрических преобразователя, каждый из которых состоит иэ фотоприемника 9 или 10 и З5 формирователя 1! или 12 соответствен" но . Входы формирователей 11 и 12 соединены с выходами соответствующих ,фотоприемников 9 и 10, а их выходы— с вычислительным блоком 13. 40

Расщепитель 8 луча выполнен в виде призмы, преимущественно из двулучепреломляющего материала. Оптический элемент 7 для измерения перемещений выполнен аналогично отража- 45 телю 6, например в виде трипельприэмы. Для измерений изменения показателя преломления прозрачных сред опти» ческий элемент 7 выполнен в виде объема с заданной оптической длиной, на-50 пример в виде стеклянного столбика.

В качестве источника,1 когерентного излучения используется одночастотный лазер.

Устройство работает следующим об 55 разом

Коллимированный пучок света от источника 1 когерентного излучения, проходя расщепитель 8 луча, делится на два параллельно распространяющих ся пучка. Светоделитель 3 разделяет каждый из падающих пучков света на два луча. Отраженные от светоделителя 3 лучи направляются на отражатель 4 и модулятор 5. В измерительном плече лучи распространяются к отражателю 6 и оптическому элементу

7. Возвращенные от этих элементов, лучи пространственно совмещаются на светоделителе 3 с соответствующими лучами света, возвращенными светоделителем 4, и интерферируют. Образовавшиеся на выходе интерферометра

2 две пары интерференционных полей регистрируются фотоприемниками 9 и

10, электрические сигналы от которых преобразуются формирователями

11 и 12 в счетные импульсы. Эти импульсы поступают в вычислительный блок 13, где обрабатываются в соответствии с заданной программой.

Одна пара образующихся интерферен ционных полей отражает изменения разности оптических длин опорного плеча (оптического пути от светоделитепя

3 до отражателя 4) и измерительного плеча (оптического пути от светоделителя 3 до отражателя 6). Другая пара образующихся интерференционных, полей отражает изменения разности оптических длин опорного плеча и из- мерительного плеча, образованного за счет введения оптического элемента 7. В вычислительном блоке 13 из одного полученного результата постоянно вычитают другой, так что регистрируется изменение разности оптических путей (света) в измерительном плече. При измерении линейных перемещений это оптическая длина между отражателями 6 и 7..

Перемещения отражателя 4 опорного плеча с помощью модулятора 5 и изменение под действием внешних условий показателя преломления среды (заполняющей пространство между светоделителем 3 и отражателем 4, а также между светоделителем 3 и оптическим элементом 7) приводят к синхронному изменению фаз интерференционных сигналов и возникновению в формирователях 11 и 12 одинакового числа .счетных импульсов. Разность числа импульсов, получаемая в вычислительном блоке 13, равна нулю, и по казания устройства остаются прежними.

1173177

Изменение оптической длины между отражателями 6 и 7, например, путем перемещения отражателя 6 измерительного плеча приводит к различному изменению фаз интерференцион-., ных сигналов, что, в свою очередь, ведет к формированию различного числа счетных импульсов в формирователях 11 и 12. По разности числа счетных импульсов в вычислительном блоке

13 рассчитывается величина перемещения отражателя 6 относительно оптического элемента 7.

При измерении изменении показателя преломления прозрачных сред геометрические пути лучей одинаковы и в измерительном плече. Оптические же пути у лучей различны: путь одного луча (см.фиг.2) проходит через исследуемую среду (он при ызменении по, казателя преломления соответственно меняется), а другого — через объем с заданной оптической длиной, ко5 торая практически остается постоянной. Изменение разности этих оптических путей вызывает различные изменения фаз интерференционных сигналов.

После преобразования в счетные импульсы и обработки в вычислительном блоке 13 им ставится в соответствие величина изменения показатепя преломления относительно начального (нулевого) отсчета.

Таким образом, устройство обеспечивает автоматический учет изменения нескомпенсированной длины интерферометра, что увеличивает точность изме-! рения.

1 73 77

Составитель Л.Лобзова

Редактор M.Öèòêèíà Техред Т.Фанта Корректор М, Самборская

Заказ 5037/36 Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал lII1II "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4