Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения перемещений и длин объекта, и может быть использовано в приборостроении, точном машиностроении . Целью изобретения является повышение точности измерения за счет увеличения количества измерительных отрезков. Для достижения цели формируют два ортогонально-поляризованных луча. Направляют каждый луч на соответствующую световозврадающую систему , выполненную в виде трех уголковых отражателей, один из которых установлен на каретке, связанной с объектом, а на биссектрисах двух других установлены плоские зеркала. Расстояние S между нормалями плоских зеркал определяется по формуле 5 8b-4d/n+8, где b - расстояние от края грани уголкового отражателя до биссектрисы его прямого угла; d - ширина светового луча; п - коэффициент умножения оптической разности хода лучей света. После сведения лучей при смещении каретки интерференционные полосы смещаются. Счет интерференционных полос и направление их смещения осуществляется в электронном блоке, содержащем фотоприемники и реверсивный счетчик. 4 ил. с $ (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 11

П91 Щ> (5и 4 G 01 B 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.4- -.";, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ..

Н A ВТОРСНОЮУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ь (2 1) 4178006/24-28 (22) 07.01.87 (46) 15.08.88, Бюл. У 30 (72) В.В, Савкин и О.И. Федченко (53) 581.7:531.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 407185, кл. G 01 В 9/02, 1974. (54) ИНТЕРФЕРОИЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения перемещений и длин объекта, и может быть использовано в приборостроении, точном машиностроении. Целью изобретения является повышение точности измерения sa счет увеличения количества измерительньм отрезков. Для достижения цели формируют два ортогонально-поляризованных луча. Направляют каждый луч на соот4 ветствующую световозвращающую систему, выполненную в виде трех уголковых отражателей, один из которых установлен на каретке, связанной с объектом, а на биссектрисах двух других установлены плоские зеркала, Расстояние 8 между нормалями плоских зеркал определяется по формуле

3 = 8Ь-4d/n+8, где Ь вЂ” расстояние от края грани уголкового отражателя до биссектрисы его прямого угла, d ширина светового луча; n — коэффициент умножения оптической разности хода лучей света. После сведения лучей при смещении каретки интерференционные полосы смещаются. Счет интерференционньм полос и направление их смещения осуществляется в злектронном блоке, содержащем фотоприемники и реверсивный счетчик. 4 ил.

1416861

Изобретение относится к измеригельной технике, а именно к приборам для измерения перемещений и длин объекта, и может быть использовано в приборостроении, точном машиностроении, а также в метрологических лабораториях.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет увеличения количестгя измерительных отрезков и уменьшения чувствительности интер ферометря к непрямолинейности переме щения каретки, На фиг. 1 гпредставлена функциональная схема интерферометра для из-. мерения линейных перемещений обьек та; на фиг. " — световозвращающая система;, на фиг. 3 — то же, виц сле" ва., на фиг. 4 — блок-схема фотоэлек-пронного блока.

Инперферометр для измерения лине1 ных перемещений объекта содержит источник 1 когерентного света, установленные по ходу.излучения первую .Пластинку " 7, /8 и си" òåìó 3 для разделения пучка, которая оптически связана с зеркалами 4 и 5 второй пластинкой 6 7 /8, которая оптически связана с зеркалом 7., и второй системой 8 для раэцеления пучка, с кото-. рой оптически связано зеркало 9, два поляроида 10 и 11, оптически связанные с системой 8 для разделения пучка. и зеркалом 9, фотоэлектронный блок 12, входы которого оптически связань! с поляроидами 10 и 11, карет-у 13., где световозвращение системы

14 и 15, установленные в каждой ветви интерферометря, одна гэ которых оптически сзязана с :-еркялом 5,. а другая — с 3epKàëo!"I 7, каждая световозвращающая система .14 и 15 состоит иэ уголконого Отряжятеля 16 (17), укрепленного ня каретке 13, двух уголковых Отражс.т елей 18 (19) и

20 (21) зеркал 2? (23) и 24 (25), оптически связанных с уголковым отражателем 16 (17) и установленных таким образом. что ребра yI îëêoâûõ отражателей 18 и 20 (19 и 21) перпендикулярны ребру уголкового отражателя 16 (17), биссектрисы прямых углов смещены параллельно одна друI oA aa paccòoÿHèe R,,определяемое по формуле где Ь вЂ” расстояние От края грани уголково"o отражателя 18 (19) до биссектрисы его прямого угла;

d -- ширина луча света; п — коэффициент умножения оптической разности хода лучей света, а середины зеркал 22 (23) и 24 (25) находятся на биссектрисах прямых углов уголковых отражателей 18 (19) и 20 (21, -.

Оптические оси пластинок 2 и 6

Ъ /8 параллельны плоскости поляризации луча когерентногс света, выходящего из источника 1, Оптическая плоскость одного из поляроидов 10 параллельна плоскости поляризации одной из ортогоняльных составляю2п щих луча света„ упавшего ня него„ я оптическая плоскость поляраида 11 перпендикулярна оптической плоскости поляроида 10. Системы 3 и 8 для разделения пучка выполнены таким образом, что разбивают псдающий на них луч света на два луча света Одинаковой интенсивности.

На фиг. " и 3 изображено взаимное

-Г2(8Ь-4д) от и+8

-1 2 (ЗЬ-4d) цо 1 и

40 а участок параллельный ребру, от края грани выполHe;! Проэрячньпч для луча света и име-=" дли-!у, равную ребру, и ширину, определяем-, ю по формуле

J 5 ) = Б(а-:-а)

Для того„,чтобы не внести искажений вход луча света в световозвращающей системе, ширина зеркал 22 (23) и 24 (25) не должна превьпнать четырex pасстояний . фотоэлектронный блок 14 (фиг. 4) содержит фотоприемники 26 и 27 входы которых оптически связаны соответственно с поляроидями 10 и 11,„ а выходы электрически связаны с вхо55 дом блока 28 определения направления перемещения, а выход фотоприемника 26 также связан с одним иэ вхоцов реверсивного счетчика 29, второй расположение уголковых отражателей рО и зеркал в световозвращающей системе:

Отражатели 18 и 20 выполнены на одном основании, представляющем собой. уголков61й Отряжятель путем нянесе ния на одну половину одной его грани отражающего слоя, толщина которого лежит в пределах з 141 вход которого связан с выходом блока 28. Выход реверсивного счетчика

29 является выходом интерферометра.

Интерферометр работает следующим образом.

Луч от источника, 1 когерентногс света проходит через пластину

2 "h /8, в Результате чего образуются два ортогонально поляризованных оптических сигнала, разбивается системой 3 для разделения пучка на два луча; Один из этих лучей зеркалами

4 и 5 направляется на световсзвращающую систему 14 первой ветви интерферометра и возвращается в систему

3 для Разделения пучка, а второй луч зеркалом 7 направляется на световозвращающую систему .15 второй ветви интерферометра и также возвращается в систему 3, пройдя при этом дважды пластинку 6, что приводит к дополнительному сдвигу ортогональных составляющих луча света одна относительно о другой по фазе на 90 . В системе

3 оба луча света интерферируют. Полученный оптический сигнал делится на два луча при помощи второй системы

8 для разделения пучка, один иэ лучей направляется на один из поляроидов 10 а второй зеркалом 9 — на поляроид 11. Полярсиды 10 и 11 выделяют каждый свою ортогональную со. ставляющую луча света и направляют ее ча свой фотоприемник 26, 27 фотоэлектронного блока 1?.

Фотоприемники 26 и 27 преобразуют оптические сигналы в последовательности электрических импульсов, сдвинутых один относительно другой по о фазе на 90, что необходимо для реверсивного счета световых полос, причем в зависимости от направления движения каретки 13 вместе с отражателями 16 и 17 этот сдвиг либо положительный, либо отрицательный. Искомое смещение каретки определяется числом световых полос и знаком. формула изобретения

Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта, содержащей последовательно установленные источник света и систему для разделения светового пучка от источника на две ветви, в одной из которых последовательно установлены и оптически связаны два зеркала и первая световозвращающая система, выполненная

6861

8Ь-4d

n+S

50

5

40 в виде двух угслковых отражателей, в другой последовательно установлены и оптически связаны зеркало и вторая светсвсзвращающая система, выполненная аналогична первой, каретку связываемую с объектом, на которой устан влены пс одному уголковому отражателю из каждой ветви, вторую систему для Разцеления светового пучка, вход которой связан с выходами светсвозвращающих систем обеих ветвей, и фотоэлектронный блок, входы которого свя аны с выходами второй системы для разделения светового пучка, с т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен пластинкой в 1/8 длины волны, установленной между источником света и первой системой для разделения пучка, второй пластинкой в 1/8 длины волны, установленной в одной из ветвей пс ходу излучения перед зеркалом, двумя анализаторами, установленными перед соответствующими входами фотоэлектронного блока, двумя дополнительными,толковыми отражателями, установленными соответственно в каждой световозвращающей системе так, что ребро одного из основных уголковых отражателей параллельно ребру дополнительного уголкового отражателя, ребро уголкового отражателя, установленного на. каретке, перпендикулярно ребру дополнительного угслковсгс отражателя, и четырьмя зеркалами, установленными попарно на биссектрисах прямых углов каждой пары основного и дополнительного угслковых отражателей, а расстояние 8 между биссектрисами прямых углов этих уголковых отражателей выбрано из соотношения где Ь вЂ” расстояние от края грани уголкового отражателя до биссектрисы его прямого угла; а — ширина светового пучка;

n — коэффициент умножения оптической разности хода лучей света.

2. Интерферометр по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, каждая пара основного и дополнительного уголковых отражателей установлена на общем основании, представляющем со14168б1 бой уголковый отражатель, на половину одной из граней которого нанесен отражательный слой, толщина которого лежит в пределах от

42(8b-4d) -Г2(8Ь-4d} от -- — — — — до-n+S п а участок грани, параллельный ребру основания отражателя, выполнен про5 где 2(2о +с1), расстояние между биссектрисами прямых углов в паре основного и дополнительного уголковых отражателей, ширина пучка света. зрачным и имеет длину, равную длине ребра, и ширину, определяемую по формуле

1416861

ы(д) Составитель М.Минин

Техред Л.Олийнык.

Корректор С Черни

Редактор М,Петрова

Подписное

Тираж 680

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4883

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4