Способ измерения малых зазоров между двумя поверхностями

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения малых зазоров. Цель изобретения - повышение достоверности за счет обеспечения одинаковой точности по всему диапазону измерения. Формируются шесть интерференционных картин, образованных сложением соответствующих оптически удлиненных лучей. Для области измерения с минимумами интерференционных картин с H=(-λ/16-λ/16)+λ/2<SP POS="POST">.</SP>N, где N=0,1,2,3...5, оптический ход удлиняется на 1/8λ<SB POS="POST">1</SB>, для области измерения с максимумами с H=(3/16λ-7/16<SP POS="POST">.</SP>λ)+λ/2<SP POS="POST">.</SP>N оптический ход удлиняется на 3/8 λ<SB POS="POST">2</SB>, что приводит к линеаризации зависимости выходного сигнала от зазора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51)4С01 В 1 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4235243/24-28 (22) 24.04,87 (46) 15,05.89. Бюл. У 18 (7i) Институт повышения квалификации специалистов народного хозяйства

ЛитССР (72) В.В . Печкис, Л.-Л.Ю. Маченис и К.Б. Бручас (53) 531 717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К- 772841, кл. С 01 В !1/14, 1979, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ЗАЗОРОВ

МЕЖДУ ДВУМЯ ПОВЕРХНОСТЯМИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых зазоров между двумя поверхностями, в частности для измерения непрерывно изменяющегося неконтакта между магнитной головкой и поверхностью вращающегося . магнитного диска или контакта между магнитной головкой и движущейся магнитной лентой.

Цель изобретения — повышение достоверности измерения путем достижения одинаковой точности по всему диапазону измерения зазора.

На фиг. 1 приведена зависимость

Z, и Zz от h ; на фиг. 2 — функциональная схема устройства, реализующая способ.

Устройство содержит источник 1 световых излучений с длинами волн измерения малых зазоров. Цель изобретения — повышение достоверности за счет обеспечения одинаковой точности по всему диапазону измерения. Формируются шесть интерференционных картин, образованных сложением соответствующих оптически удлиненных лучей ° Для области измерения с минимумами интерференционных картин с

h = (-Л/16 — Л/16) + Л/2 и, где и — 0,1,2,3,...,5, оптический ход удлиняется на 1/8Л,, для области измерения с максимумами с h = (3/16Л—

7/16Л) + Л /2 и оптический ход удлиняется на 3/8Л, что приводит к линеариэации зависимости выходного сигЖ нала от зазора. 2 ил.

2 и Л,, оптическую пластинку 2 толщиной

Л,/8, оптическую пластинку 3 толщиной Л /8, оптическую пластинку 4 толщиной 3/8Л,, оптическую пластинку 5 толщиной 3/8Л, светоделитель

6 (зона измерения зазора между двумя поверхностями обозначена позицией

7), фотодетекторы 8 — 13 и многоканальный регистратор 14.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На верхней поверхности в зоне 7 измерения образуются шесть интерференционных картин. Первая из них образуется при сложении оптически удлиненного луча Т, на Л /8 по ветви

1, 2, 6, 7, отраженного его второй поверхностью, с когерентным ему лучом Х „, по ветви 1, 6, 7, отражен-. ным от первой поверхности, вторая1479824

Еще два луча с длинами волн Л, и образуют две интерференционные картины, для каждой из которых регист-. рируют распределение интенсивности интерферирующих лучей между максимумами и минимумами интерференционных картин с h = (I/16Ë вЂ” 3/16Л )+ n Л /2, а величину зазора определяют из системы уравнений

15 где Е,и Е и Л

Io, ИIO, при сложении оптически удлиненного луча I o íà Л /8 по ветви 1, 3, 6, 7, отраженного его от второй поверхо ности, с когерентным ему лучом I og по ветви 1, 6, 7, „ отраженным от первой поверхности, третья — при сложении лучей I,„, отраженных от первой и второй поверхностей; четвертая— о при сложении лучей I отраженных от первой и второй поверхностей, пятая — при сложении оптически удлиненного луча Е ", на 3/8Л, по ветви

1, 4, 6, 7, отраженного от второй поверхности, с когерентным ему лучом

I III

Е, по ветви 1, 6, 7, отраженным от первой поверхности, шестая — при сложении оптически удлиненного луча

I " на 3/8 r3 по ветви 1, 5, 6, 7, отраженного от второй поверхности, с

KOl epeHTHbIM eMy JIY OM I " no BeTBH

1, 6, 7, Первая интерференционная картина направляется на фотодетектор 8, вторая — на фотодетектор 9, третья — на фотодетектор 10 четвертая — на фотодетектор 11, пятая — на фотодетектор 12 и шестая — на фотодетектор 13.

Выходные сигналы с фотодетекторов

8 — 13 направляются на регистратор

14.

Для каждой интерференционной кар-. тины регистрируют распределение интенсивности интерферирующих лучей в минимумах с h = (-Л/16 — r>/16) +

+ n Л/2, в которых величину зазора определяют из системы уравнений

I * = 2(1-cos — ?1+ Л,/2 и) Е,-1,5

4Г

411

I = 2(1 — cos-- h+ Л /2 и) I -1 5.

2 ог

Следующие два луча с длинами волн и Ь, третий с длиной волны Л, с удлинением оптического хода на 3/BЛ и четвертый с длиной волны Л с удлинением оптического хода луча на

3/8Л дают две интерференпионные картины, для каждой из которых регистрируют распределение интенсивности интерферирующих лучей в максимумах

3 7 с h = (— Л вЂ” —.Л) + и Л/2, в кото16 16 рых величину зазора определяют из системы уравнений — 2 1-cos4 il/, (h+3/8 2) Е о +1 5(I г = 2 1-соз4Т /Az(h+3/8Л ) I"" +1,5. — 2(1-cos4 lt/ p,h) I о, I q = 2(1 созчГ/Л й) I ог интенсивности первой и второй интерференционных картин, Вт/м ср; длины волн монохроматических излучений, мкм; интенсивности интерферирующих лучей, Вт/м ср; величина зазора, мкм;

I — интенсивность минимума интерференционной картины;

ot

Х вЂ” интенсивность максимума. интерференционной картины; о интенсивность промежутков между минимумами и максимумами.

Изобретение уравнивает точность по диапазону измерения и повышает чувствительность измерения зазоров между двумя поверхностями при наличии шумов.

Неодинаковая точность измерения зазора с рабочей длиной волны Л обусловлена периодической повторяемостью нелинейных областей распределения интенсивности интерференционных картин для величин зазора по минимумам

h = (-Л/16 — Л/16) + Л/2 и; по максимумам h = (3/16 Л вЂ” 7/16Л) + Л/2 и, где n = 0,1,2,...,5.

Для линеаризации выбирают линейный участок зависимости выходного сигнала от зазора и на него переносят нелинейные области диапазона измерения путем соответствующего удлинения оптического хода луча. Ф о р м у л а и з о б р.е т е н и я

Способ измерения малых зазоров между двумя поверхностями, одна из

5 14798 которых выполнена прозрачной в зоне измерения, заключающийся в том, что направляют лучи когерентного излучения с-. различными длинами волн через прозрачную поверхность, регистрируют интерференционные картины, по которым рассчитывают величину зазора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности измере- 1р ния путем достижения одинаковой точности по всему диапазону измерения зазора, через прозрачную поверхность направляют десять лучей соответственно, три луча с длиной волны Л,, Л, 15

24

6 с удлинением оптического хода на

Л,/8, Л, с удлинением оптического хода на 3/8Л,, три луча с длиной волны

Л с удлинением оптического хода г на Л /8, Л с удлинением оптического хода на 3/8Лг, а в интерференционных картинах определяют распределение интенсивности интерференционных лучей соответственно в минимумах 11 =.(- Л/16— — Л/16) + Л/2 и, в максимумах с

n= (3/16Л вЂ” 7/16Л) + Л/2 п и в промежутках между минимумами и максимумами с h = (1/16 Л вЂ” 3/16Л) + Л/2 и, + il z где Л=

1479824

Составитель В. Климова

Техред М.Ходанич Корректор Т.Бугренкова

Редактор Л. Пчолинская

Заказ 2534/41

Подписное

Тираж 684

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101