Интерферометр для измерения перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточных измерений линейных перемещений по двум координатам. Цель изобретения - увеличение информативности за счет измерения перемещения по второй координате, достигается путем организации второй измерительной ветви. Пучок света источника 1 излучения падает на гипотенузную грань прямоугольной усеченной призмы светоделителя 3, где делится по фронту на две равные части. Одна часть пучка, отраженная зеркальным слоем светоделителя 3, шириной в половину диаметра пучка отражается полупрозрачным слоем, нанесенным по краям первого отражателя 4, и направляется на второй отражатель 5, установленный с возможностью перемещения вдоль координаты Y. Отражатели 4 и 5 выполнены в виде прямоугольных усеченных призм, у которых малая катетная грань выполнена крышеобразно с углом 90°. Отразившись от отражателя 5, пучок возвращается на гипотенузную грань светоделителя 3, где интерферирует с пучком, прошедшим через полупрозрачный слой отражателя 4. Результат интерференции регистрируется регистрирующими блоками 8 и 9. Другая половина пучка, не попавшая на зеркальный слой светоделителя 3, делится на две части по амплитуде. Отраженная часть пучка падает на отражатель 4, установленный с возможностью перемещения вдоль оси X, и возвращается на светоделитель 3, где интерферирует с пучком, прошедшим через полупрозрачный слой светоделителя 3. Результат интерференции пучков регистрируется регистрирующими блоками 6 и 7. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 д11 4 С 01 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕМ ЕЛЬСТВУ (21) 4413206/24-28 (22) 21.04.88 (46) 30.11.89. Бюл. 11 44 (71) Институт электроники АН БССР (72) А.Л.Старков (53) 531.715.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 947636 кл. G 01 В 9/02, 1982. (54) ИНТЕРФЕРОИЕТР ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ

ПЕРЕМКЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточных измерений линейных перемещений по двум координатам. Цель изобретения — увеличение информативности за счет измерения перемещения по второй координа2 те, достигается путем организации второй измерительной ветви. Пучок света источника 1 излучения падает на гипотенузную грань прямоугольной усеченной призмы светоделителя 3, где делится по фронту на две равные части. Одна часть пучка, отраженная зеркальным споем светоделителя 3, шириной в половину диаметра пучка отражается полупрозрачным слоем, нанесенным по краям первого отражателя

4, и направляется на второй отражатель 5, установленный с воэможностью перемещения вдоль координаты У. Отражатели 4 и 5 выполнены в виде прямоугольных усеченных призм, у которых малая катетная грань выпол1525445

10

30

40

55 нена крышеобраэио с углом 90 . Отразившись от отражателя 5, пучок возвращается на гипотенуэную грань светоделителя 3, где интерферирует с пучком, прошедшим через полупрозрачный слой отражателя 4. Результат интерференции регистрируется регистрирующими блоками 8 и 9. Другая половина пучка, не попавшая на зеркальный слой светоделителя 3, делитИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточных измерений линейных перемещений по двуи координатам.

Цель изобретения — увеличение ин" формативности эа счет измерения перемещения по второй координате.

Нв фиг.1 представлена принципиальная схема интерферометрв; на фиг.2 — гипотенузная грань светоделителя, на фиг.3 - гипотенузная грань первого отражателя.

Интерферометр для измерения перемещений содержит источник 1 когерентного излучения, телескопическую сис" тему 2, свнтоделитель 3, выполненный в виде прямоугольной усеченной призмы с углом Ы. прн вершине, опредео, 8дп ляемям выражениеи о 45 -arcsin(†-), где i — угол между нормалью к гипотенузной грани и направлением падающего пучка, и — показатель преломления материала призмы, на край гипотеиузной полупрозрачной грани которой нанесено зеркальное покрытие шириной в половину диаметра пучка излучения, в меньшая катетная грань выполнена крышеобразно с углом 90, отражатель

4, выполненный в виде призмы, аналогичной призме светоделителя 3, а на гипотенузную грань отражателя 4 нанесено по краям полупрозрачное покрытие шириной в половину диаметра пучка излучения, второй отражатель

5, выполненный в виде призмы, аналогичной призме первого отражателя

4, и две пары регистрирукщих блоков

6 и 7, 8 и 9.

Интерферометр работает следующим образом. ся на две части по амплитуде. Отраженная часть пучка падает на отражатель 4, установленный с возможностью перемещения вдоль оси Х, и возвращается на светоделитель 3, где интерферирует с пучком, прошедшим через полупрозрачный слой светоделителя 3. Результат интерференции пучков регистрируется регистрирую @юми блоками 6 и 7. 3 ил.

Пучок света от когерентного источника 1 расширяется телескопической системой 2 и падает на гипотенузную грань призмы светоделителя 3, где. делится по фронту на две равные части. Одна половина пучка "а" отражается зеркальным слоеи и используется для измерения по оси У, а вторая используется для измерения по оси Х, делится по амплитуде полупрозрачным слоем на отраженный пучок ".б" и проходящий "в" внутрь призмы. Проходящий пучок "в" отражается на гранях полного внутреннего отражения и возвращается обратно на полупрозрачную поверхность. Отраженные пучки

"а" и "б" направляются вдоль оси

Х и падают на гипотенузную грань отражателя 4. Пучок "б" преломляется, отражается на гранях отражателя 4 и возвращается параллельно самому себе вновь на светоделнтель 3, где встречается с пучком "в". Оба пучка

"б" и "в" делятся вторично по амплитуде, интерферируют и создают две системы интерференционных полос в плоскостях регистрирующих блоков

6и7.

Пучок "а" падает на гипотенуэную грань отражателя 4 в месте полупрозрачного слоя, где делится им по амплитуде нв два равных пучка: отраженный и преломленный внутрь. призмы. Преломленный пучок отражается гранями призмы и выходит. через другой полупрозрачный слой, Пучок, отраженный полупрозрачными слоем гипотенуэной грани отражателя 4, направляется ею параллельно оси У на отражатель 5. После отражения призмой 5 пучок возвращается параллельно самому себе иа второй участок полупрозрачного слоя отражателя 4,,где

5 152 он встречается с преломленным пучком. Оба пучка вторично делятся, интерферируют и одна часть возвращается параллельно оси Х вновь на светоделитель 3 где после деления образуются две системы интерференционных полос в плоскостях регистрирующих блоков 6 и 7. Вторая часть интерферируищих пучков "с" выходит из отражателя 4 и может быть также использована для измерения перемещений каретки 10 вдоль координаты У.

Интерферирующие пучки первого и второго интерферометров попадают соответственно на блоки 6, 7 и 8,9.

При перемещении кареток 10 и 11 по направляющим )2 интерференционные полосы проходят относительно регистрирующих блоков 6, 7 и 8, 9 независимо друг от друга. Для реверсивного счета иитерференционных полос в каждом интерферометре используются по два регистрирующих блока, диафрагмы в которых сдвинуты друг относительно друга на 0,25 ширины интерференционной полосы.

Формула изобретения

Интерферометр для измерения перемещений, содержащий последовательно расположенные источник когерентного излучения, телескопическую систему, светоделитель, делящий излучение на два пучка, и отражатель, установленный с возможностью перемещения вдоль измеряемой координаты, выполненные

В ВИДе прямоугольйых усеченных призм с углом оС при вершине, определяемым

Выражением о 45 — arcsin() е sini и

5445 6 где i — угол между нормалью к гипотенузной грани и направлением падающего пучка, n — показатель преломле5 ния материала призьы и два регистрирукщих блока, выполненные в виде последовательно установленных диафрагмы и фотоприемника, один из которых установлен в пучке, отраженном последовательио от отражателя и светоделителя, другой - в пучке, прошедшем через светоделитель, о т л ич а ю шийся. тем, что, с целью увеличения информативности эа счет

f5 измерения . перемещения по второй координате, он снабжен вторым отражателем, установлении с возможностью перемещения вдоль второй координаты и расположенным последователь20 но по ходу излучения за первым отражателем, двумя дополнительными регистрирукщими блоками, один иэ которых расположен в пучке, прошедшем последовательно через первый отражатель

25 и светоделитель, другой — в пучке, последовательно отраженном первым и вторым отражателями и светоделителем, на край гнпотенуэной грани призмы светоделителя нанесено зеркальное

3р покрытие шириной в половину диаметра пучка излучения, на гипотенузную грань первого отражателя нанесено по краям полупрозрачное покрытие шириной в половину диаметра пучка излучения, отражатели расположены так, что гипотенуэные грани каждой призмы е ориентированы под углом 45 к.направлению падающего пучка и являются входом и выходом для падающего

40 излучения, а меньшие катетные грани призм выполнены крышеобразно с углом 90

1525445

®Ф9ЩРОфЮ Ч

Составитель М,Минин

Корректор И.Муска

Редактор Н.Горват Танкред М. Ходанич

3axas 7208/32 тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

8snc иа.l

gnpog

ДЩЧф