Интерферометр для измерения линейных и угловых перемещений объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интерферометрам для измерения линейных и угловых перемещений объекта. Цель изобретения - упрощение конструкции интерферометра за счет упрощения светоделительпого блока и его расположения . Интерферометр содержит последовательно расположенные источник монохроматического излучения, светоделительньм блок, выполненный в виде четырехгранной призмы, оптически связанные с ним два уголковых отражателя и фотоэлектрический приемник. На одной меньшей грани призмы нанесено полупрозрачное покрытие, на другой меньшей грани и одной из больших граней нанесено зеркальное покрытие. Меньшие грани призмы непараллельны, угол между НИМИ равен 0 1/2 tf-arcsinx (sincf/n) , где If - острый угол между меньшей гранью с полупрозрачным покрытием и большей гранью призмы, п - показатель преломления материала призмы. Призма обращена к источнику излучения меньшей гранью с полупрозрачным покрытием, а угол между оптической осью источника излучения и нормалью к этой меньшей грани равен острому углу Cf. При изменении разности хода в интерферометре происходит амплитудная модуляция светового потока, падающего на фотоэлектрический приемник, и по изменениям фототока судят о перемещении одного из отражателей (в случае измерения линейного перемещения) или об угловом положении объекта (при установке обоих уголковых ,отражателей на поворачивающемся объекте), 1 ил. (Л О Од к Фь

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

t 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTQPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3845531/24-28 (22) 23.01,85 (46) 30,09.86. Бюл. Р 36 ! (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики (72) П.В.Авелан, 10.К.Михайловский, Д,М.Румянцев и В,А.Рачков (53) 531.715. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1106984, кл. G 01 b 9/02, 1983. (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ И У1"ЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интерферометрам для измерения линейных и угловых перемещений объекта. Цель изобретения — упрощение конструкции интерферометра за счет упрощения светоделительного блока и его расположения. Интерферометр содержит последовательно расположенные источник монохроматического излучения, светоделительный блок, выполненный в виде четырехгранной призмы, оптически связанные с ним два уголковых отражателя и фотоэлектрический приемник.

„„ЯО„„Ю6О6 4 М (51)4 С 01 В 9/02 11 00 11/26

На одной меньшей грани призмы нанесено полупрозрачное покрытие, йа другой меньшей грани и одной ! из больших граней нанесено зеркальное покрытие. Меньшие грани призмы непараллельны, угол между ними равен 8 = 1/2((-arcsin (sincf/n)j, где lp — острый угол между меньшей гранью с полупрозрачным покрытием и большей гранью призмы, п — показатель преломления материала призмы. Призма обращена к источнику излучения меньшей гранью с полупрозрачным покрытием, а угол между оптической осью источника излучения и нормалью к этой меньшей грани равен острому углу ф . При изменении разности хода в интерферометре происходит амплитудная модуляция светового потока, падающего на фотоэлектричес" кий приемник, и по изменениям фототока судят о перемещении одного из отражателей (в случае измерения линейного перемещения) или об угловом положении объекта (при установке обоих уголковых отражателей на поворачивающемся объекте), 1 ил.

)260674

Изобретение относится к измерительной .технике, в частности к интерферометрам для измерения линейных и угловых перемещений объекта.

Цель изобретения — упрощение конструкции интерферометра за счет упрощения светоделительного блока и его расположения.

На чертеже изображена принципиальная схема интерферометра для измерения линейных и угловых перемещений

1 объекта.

Интерферометр содержит источник 1 монохроматического излучения, светоделительный блок, выполненный в виде четырехгранной призмы 2, оптически связанные с ним два уголковых отражателя 3 и 4 и фотоэлектрический приемник 5, На одной меньшей грани 6 призмы 2 нанесено полупрозрачное покрытие, на другой меньшей грани 7 и одной из больших граней 8 нанесено зеркальное покрытие. Меньшие грани

6 и 7 непараллельны, угол между ними равен

1 (, 51пч1

6 = P-arcsin()) где — острый угол между меньшей гранью с полупрозрачным покрытием и большей гранью призмы;

И вЂ” показатель преломления материала призмы.

Призма 2 обращена к источнику 1 излучения меньшей гранью 6, а угол между оптической осью источника 1 излучения и нормалью к меньшей грани

6 равен острому углу между меньшей гранью 6 и большей гранью 8.

Интерферометр работает следующим образом.

Световой поток.от источника 1 монохроматического излучения, например

Не-Ид лазера, делится на два пучка светоделительной гранью 6 призмы 2.

Один из образовавшихся пучков направляется к отражателю 3, причем направление его распространения нормально отражающей большей грани 8 призмы 2 лишь в том случае, когда угол Ы равен углу М у (как углы со взаимно перпендикулярными сторонами) и

=«,=О = Ч (1), Второй пучок преломляется светоделительной гранью 6 и проходит к отражающей меньшей грани 7 призмы, которая направляет его к отражателю

4. Для того, чтобы второй световой пучок встречался с большей гранью

8, имеющей зеркальное покрытие, под прямым углом, необходимо, чтобы выполнялось равенство ф, = К, (углы со взаимно перпендикулярными сторонами). Так как угол, равен углу, то, следовательно, Ф q = а = a < (2) °

Ввиду того, что оба световых пучка перпендикулярны большей грани 8, 10 имеющей зеркальное покрытие, то выполняется равенство raâ = с + u (3) (накрестлежащие углы) или c(> — 2 o(< (c учетом формулы (2). Так как a = a + c(< (4), причем Ф

f5 . sins

= arcsin(— — -) (5) где П вЂ” показаП

Э тель преломления материала призмы, то из (1) †(5) получаем

sinu+

< + arcsin(††-) = 21.,г (6)

П

При этом угол между меньшими гранями 6 и 7 призмы 2 равен

Таким образом, параллельные световые пучки, вышедшие из призмы 2, отражателями 3 и 4 направляются к боль 45 шей отражающей грани 8 призмы 2, отражаются от нее, проходят отражатели 3 и 4 в обратном направлении и совмещаются на светоделительной грани 6. Далее световой поток попадает на фотоэлектрический приемник

5. При изменении разности хода в ин- терферометре происходит амплитудная модуляция светового потока, падающего на фотоэлектрический приемник 5, Ы и по изменениям фототока судят о перемещении одного из отражателей

3 и 4 (в случае измерения линейного перемещения) или об угловом положеs inu, — arcsin(— -- )

П

8= а,-ы

5 2

11 sing 1 —.(g-arcs in{.— --))

2(П (7)

Таким образом, при обеспечении равенства угла падения светового пучка на светоделительную грань 6 призмы острому углу (между большей гранью 8 призмы 2 и ее меньшей гранью 6 и равенства угла между меньшими гранями 6 и 7 призмы углу 6 из выражения (7) обеспечивается не только строгая параллельность соответственных лучей, но и перпендикулярность последних отражающей

40 большей грани 8, выполняющей роль . автоколлимационного зеркала.

1260674

11 зиМ 1

9 = —,p-arcsin(— — )g и

2(. 10

Составитель Л.Лобзова

Редактор Н.Горват Техред Л.Олейник Корректор М.Самборская

Заказ 5214/36 Тираж 670 Подписное

ВНИКЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 нии объекта (при установке обоих уголковых отражателей 3 и 4 на поворачивающемся объекте) ° Значение угла выбирается из условия обеспечения прохождения в призме с данным соотношением размеров 2 /L светового пучка данного диаметра с учетом отклонения при преломлении на светоделительной грани 6.

Формула изобретения

Интерферометр для измерения линейных и угловых перемещений объекта, содержащий последовательно располо- 5 женные источник монохроматического излучения, светоделительный блок, оптически связанные с ним два уголковых отражателя и фотоэлектрический приемник, светоделительный блок вы- 2 полнен в виде четырехгранной призмы, на одну из меньших граней которой нанесено полупрозрачное покрытие, а на другую меньшую грань и одну из больших граней, обращенную к уголковым отражателям, — зеркальное покрытие, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, призма выполнена с непараллельными меньшими гранями, угол между ними равен где q — острый угол между меньшей гранью с полупрозрачным покрытием и большей гранью призмы; и — показатель преломления материала призмы, призма установлена так, что ее меньшая, грань с полупрозрачным покрытием обращена к источнику излучения, а угол между нормалью к этой грани и оптической осью источника излучения равен углу .