Способ измерения перемещения объекта

 

Изобретение позволяет .измерять линейные угловые перемещения объекта. Целью изобретения является расширение информативности, путем контроля также углового положения объекта.Формируют два параллельных одномодовых двухчастотных лазерных пучка, фокусируют оба пучка на плоском зеркале резонатора, являющемся общим для обоих пучков и предназначенным для скрепления его с контролируемым объектом. После отражения сфокусированных пучков от зеркала резонатора их выводят из резонаторов через полупрозрачные сферические зеркала резонаторов. Каждый из пучков с помощью линзы проектируют на соответствующий фотоприемник , в котором определяют разностную частоту между рабочими частотами резонатора лазера. В вычислительном блоке определяют угол наклона общего плоского зеркала резонатора с учетом изменения разностных частот в каждом из двух лазерных пучков. 1 ил. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (51) 4 G 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г)О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4163920/24-28 (22) 19.12.86 (46) 30.08.88. Бюл, У 32 (72) А.А. Винокуров и Д.В. Любченко (53) 53!.743(088.8) (56) Лазерные интерферометры.-Обзоры по электронной технике, вып.7 (133).

Электроника, 1973, с.5. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение позволяет измерять линейные 1(угловые перемещения объекта. Целью изобретения является расширение информативности, путем контроля также углового положения объекта.формируют два параллельных одномодовых двухчастотных лазерных пучка, фокусируют оба пучка на плоском зеркале резонатора, являющемся общим для обоих пучков и предназначенным для скрепления его с контролируемым объектом.

После отражения сфокусированных пучков от зеркала резонатора их выводят из резонаторов через полупрозрачные сферические зеркала резонаторов. Каждый из пучков с помощью линзы проектируют на соответствующий фотоприемник, в котором определяют разностную частоту между рабочими частотами резонатора лазера. В вычислительном блоке определяют угол наклона общего плоского зеркала резонатора с учетом изменения раэностных частот в каждом иэ ф двух лазерных пучков. 1 ил.

1420360

Изобретение < тносится к измерительной технике и может использоваться для измерения клк линейных, так и угловых перемещений объекта. 5

Цель изобретения — расширение информативности зл счет контроля также углового положения объекта.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства, реализующего данный способ.

Оно содержит кварцевую трубку 1 газового лаэерл, диафрагму 2 для формирования одномодового пучка, первое плоское зеркало 3 резонатора, второе 15

- зеркало 4 резонатора, выполненное сферическим и полупрозрачным, образующие первый днухчлстотный лазер, втоtрую кварцевую трубку 5 для заполнения ее газовой активной сферой, нторуюди- 20 афрлгму 6, второе полупрозрачно еркало 7 резонатора сферической формы, образующее совместно ñ зеркалом 3 второй днухчастотный одномодовый лазер, источник 8 питлния (ВЧ-генератор), дне линзы 9 и 1О, каждая иэ которых расположена по ходу излучения одного из лазеров, два фотоприемника 11 и

12, дна частотомера 13 и 14, каждый иэ которых электрически соединен с 30 одним иэ фотоприемников 11 и 12, и вычислительный б:(ок 15.

Плоское эерклло 3 является общим для обоих лазеров и оно предназначено для скрепления с контролируемым объектoM. Оно имеет воэможность клк линейного перемещения параллельно самому себе, так и углоного наклона.

Измерения данцьм способом проводят следующим образом. 40

Создают двухчастотное индуцированное излучение в обеих трубках с активной сферой полупрозрачными зеркалами 4 и 7 резонлтэрон, фокусируют оба пучка нл плоском зеркале 3 (точ- 45 ки Л и В) являющимся общим резонатором для обоих лазеров. С помощью диафрагм 2 и 6 с регулируемым по диаметру отверстием, формируют одномодовый пучок излучения на выходе каждого лазера. Вышедшие из лазеров пучки фдкусируют с помощью линз 9 и 10 на соответствующие фотоприемники 11 и

12, которые выделяют биения близлежащих рабочих частот н соответствуюшем резонаторе.

С выходов фотоприемников ll и 12 сигналы, соответствующие количеству регистрируемых биений близлежащих частот оптических резонаторон лазеров поступают на входы частотометров 13 и 14, которые измеряют частоту биений близлежажих рабочих частот каждого оптического резонатора где f S — частота биений оптического резонатора, ,„ z — две близлежащие рабочие частоты оптического резонатора.

С выходов частотомеров 13 и 14 сигналы, соответствующие раэностным частотам между близлежащими частотами излучений оптических резонаторов лазеров поступают на вход вычислительного блока 15, производящего обработку и вычисление углового положения объекта.

При угловом развороте объекта изменяется разность между длинами оптических резонаторов лазеров (расстояние между зеркалами 4,7 и точками А и В, находящимися на поверхности зеркала 3). Угол поворота объекта в данном случае может бьггь определен из зависимости

1 » 1 2

sin o

1 где oL — угол поворота объекта, Ь, — расстояние от зеркала 4 до точки А;

Ь вЂ” расстояние от зеркала 7 до точки В, 1 — расстояние от точки А до точки В.

Длина оптического пути резона-, тора лазера определяется по формуле с

2f где Ь вЂ” длина оптического пути резонатора (расстояние между .сферическими полупрозрачным зеркалом 4(7) резонатора лазера и точкой А(В), находящейся на поверхности зеркала 3) с — скорость света в резонаторе, — разностная частота.

Введя вместо Ь< и Lz нх значения, угол разворота объекта определяется из зависимости с с (— — — )

2дГ, 26f

srcsin

1 агс» п — (), д 2 — a1»

2 nf дг, !

4203бО где д,, gf — изменения раэностных частот лазеров; с — скорость света в резонаторе;

1 — расстояние от точки А до точки В, которая реализуется в вычислительном блоке !5. 10

Таким образом, данный способ позволяет измерять как лиейные перемещения объекта, так и угловые его раэво роты с высокой точностью беэ наблюдения и подсчета интерференциальных по- f5 лос. формула изобретения

Способ измерения перемещения объекта,заключающийся в то к,что формируют одномодовый двухчастотный пучок излучения в лазере, фокусируют его на плоскости зеркала резонатора,предназначенного для скрепления с контролируемым объектом, перемешают это же 25 зеркало резонатора, выводят отраженный от него пучок излучения через сферическое зеркало резонатора, фокусируют выведенный пучок на фотоприемнике и измеряют раэностную резонансную щ частоту между обеими частотами пучка

Г

1 4 — расстояние между центрами пятен обоих пучков излучения на зеркале резонатора; — скорость света; где 1 с

6f, — изменение раэностной резонансной частоты пучков лазера на первом и втором фо топриемниках соответственно ° излучения по которой определяют перемещение объекта, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения информативности путем контроля также углового положения объекта, формируют второй одномодовый двухчастотный пучок излучения параллельно первому, фокусируют его на то же плоское зеркало резонатора, что и первый пучок, на расстоянии от него, выводят отраженный от зеркала пучок иэ резонатора, фокусируют его на втором фотоприемнике, поворачивают плоское зеркало резонатора и измеряют изменение раэностной частоты на каждом из фото" приемников, а угловое положение а4 объекта определяют по формуле