Интерферометр для измерения перемещений объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для точного из.мерения .больших линейных перемещений объектов. Цель изобретения - повышение точности измерения при увеличении диапазона измеряемых величин - достигается путем стабилизации контрастности интерференционной картины при измерении больших перемещений. Пучок излучения лазера 1, пройдя телескопическую систему 2, делится светоделителем 3 на измерительный, в котором последовательно расположены зеркало 4 и скрепленные с объектом 5 отражатель 6 и оборачивающая призма 7, и опорный, в котором последовательно размещены отражатели 8, 9 и 10, перед каждым из которых, кроме отражателя 10, установлены ромбические призмы 11 и 12 соответственно и вторая оборачивающая призма 13. Опорный и измерительный пучки, отраженные от отражателей 6, 8, 9 и 10, интерферируют на светоделителе 3 и через диафрагмы 14 и 15 поступают соответственно на детекторы 16 и 17. Отражатели выполнены в виде двугранных зеркал с углом 90° между гранями. При перемещении объекта на величину, большую расчетной величины S, опорный пучок переходит с одного отражателя 8 на другой 9 при помощи призм 11 или 12 и так далее , а отражатели опорного пучка расположены на расстоянии S друг от друга. По количеству интерференционных полос на детекторах 16 и 17 судят о величине перемещения объекта 5. 2 ил. Ф (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

yg 4 G 01 В 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ l4 ОТКРЫТИЙ (21) 4106114/24-28 (22) 06.06.86 (46) 15.08.88. Бюл. № 30 (71) Институт электроники АН БССР (72) А. Л. Старков и В. Н. Ильин (53) 531.715.1 (088.8) (56) Зарубежная радиоэлектроника, 1984, № 5, с. 91 — 96. (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для точного измерения, больших линейных перемещений объектов. Цель изобретения — повышение точности измерения при увеличении диапазона измеряемых величин — достигается путем стабилизации контрастности интерференционной картины при измерении больших перемещений.

Пучок излучения лазера 1, пройдя телескопическую систему 2, делится светоделителем 3 на измерительный, в котором последовательно расположены зеркало 4 и

„„SU„, I 416860 А 1 скрепленные с объектом 5 отражатель 6 и оборачивающая призма 7, и опорный, в котором последовательно размещены отражатели 8, 9 и 10, перед каждым из которых, кроме отражателя 10, установлены ромбические призмы 11 и 12 соответственно и вторая оборачивающая призма 13. Опорный и измерительный пучки, отраженные от отражателей 6, 8, 9 и 10, интерферируют на светоделителе 3 и через диафрагмы 14 и 15 поступают соответственно на детекторы 16 и 17. Отражатели выполнены в виде двугранных зеркал с углом 90 между гранями. При перемещении объекта на величину, большую расчетной величины S, опорный пучок переходит с одного отражателя 8 на другой 9 при помощи призм 11 или 12 и так далее, а отражатели опорного пучка расположены на расстоянии S друг от друга.

По количеству интерференционных полос на детекторах 16 и !7 судят о величине перемещения объекта 5. 2 ил.

1416860

Формула изобретения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано

: для точного измерения больших линейных перемещений объектов.

Цель изобретения — повышение точности измерения при увеличении диапазона

- измеряемых величин путем стабилизации, контрастности интерференционной картины . при измерении больших перемещейий.

На фиг. 1 представлена оптическая схема интерферометра; на фиг. 2 — разрез

А — А на фиг. 1.

Интерферометр содержит лазер 1, последовательно по ходу излучения лазера 1 телескопическую систему 2 и светоделитель 3, делящий пучок на измерительный и опорный. По ходу измерительного пучка последовательно расположены зеркало 4 и предназначенные для закрепления на объекте 5 отражатель 6 и оборачивающая призма 7.

По ходу опорного пучка последовательно разме,дцены отражатели 8, 9 и 10, перед каждым из которых, кроме отражателя 10, установлены соответственно ромбические призмы 11 и 12 с возможностью перемещения перпендикулярно направлению распространения пучка и вторая оборачивающая призма 13, размещенная между светоделителем 3 и последней по ходу отраженного от отражателей 8 — 10 пучка ромбической призмой 11. Все отражатели 6—

10 выполнены в виде двугранных зеркал с углом 90 между гранями. По ходу каждого из пучков, отраженных от отражателей 6 — 10 и прошедших светоделитель

3, последовательно и попарно установлены щелевые диафрагмы 14 и 15 и детекторы

16 и 17.

Интегратор работает следующим образом.

Пучок излучения от лазера 1 расширяется телескопической системой 2 и попадает на светоделитель 3, где делится на измерительный и опорный. Измерительный пучок, отразившись от зеркала 4, падает на отражатель 6, отражается им обратно параллельно самому себе, проходит оборачивающую призму 13 и возвращается вновь н а свет одел ител ь 3.

Опорный пучок проходит ромбическую призму 11, смещается ею перпендикулярно пучку на величину его диаметра аа и падает на первый неподвижный отражатель

8 и, отразившись от него, идет обратно параллельно самому себе через призму 13 на светоделитель 3.

Оба пучка вторично делятся светоделителем 3, интерферируют и, создав две картины интерференционных полос в плоскости диафрагм 14 и 15, проходят к детекторам 16 и 17.

При перемещении объекта 5 разность хода измерительного и опорного пучков изменяется, вследствие этого интерференционные полосы перемещаются в плоскости щелевых диафрагм 14 и 15. Детекторы

16 и 17 вырабатывают синусоидальные сигналы, которые затем используются для счета интерференционных полос, по количеству которых определяют величину перемещения объекта. Для реверсивного счета интерференционных полос щелевые диафрагмы сдвинуты одна относительно другой на четверть полосы.

Вследствие конечной длины 1 когерентности лазера величина перемещения объекта 5 при заданной контрастности полос равна р=0,81 -Д вЂ” К

При перемещении объекта 5 на величины больше 1 опорный пучок переходит при помощи соответствующей ромбической призмы 12 на следующий отражатель 9, становленный на расстоянии

$=0,8L-у 1 — К от отражателя 8, далее на следующий отражатель 10, установленный также на расстоянии S от предыдущего отражателя 9, и так далее. Таким образом, поддерживается постоянная контрастность интерференционных полос, не зависящая от длины когерентности лазера.

Интерферометр для измерения перемещений объектов, содержащий лазер и последовательно расположенные по ходу пучка излучения лазера телескопическую систему и светоделитель, делящий пучок излучения на измерительный и опорный, по ходу измерительного пучка последовательно расположены зеркало и первый отражатель, предназначенный для закрепления на объекте, по ходу опорного пучка расположен второй отражатель, по ходу каждого из пучков излучения, отраженных or отражателей и прошедших светоделитель, последовательно и попарно установлены щелевая диафрагма и детектор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при увеличении диапазона измеряемых величин, он снабжен дополнительными отражателями, установленными в опорном пункте между светоделителем и отрансателем опорного пуиха последовательно друг аа другом на расстояниях S=O,BL 1 — К один от другого, где L — длина хогерентности излучения лазера, а К вЂ” заданная контрастность интерференционной картины, ромбическими призмами, установленными в опорном пункте перед каждым из дополнительных отражателей с возможностью перемещения перпендикулярно направлению распространения пучка излучения, двумя оборачивающими призмами, одна из которых предназначена для установ1416860 д>ыЕ 2

Составитель A. Гордеев

Редактор М. Петрова Техред И. Верес Корректор В. Романенко

Заказ 4058/40 Тираж б80 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ки на объекте за отражателем, а другая размешена в опорном пучке между светоделителем и последней призмой по ходу отраженного от отражателя пучка, а все отражатели выполнены в виде двугранных зеркал с углом 90 между гранями.