Интерференционный компаратор для измерения линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптико-интерференционным устройствам и предназначено для определения линейных перемещений с автоматической компенсацией компараторной погрешности. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет компенсации компараторной погрешности При перемещении каретки 11 по направляющим 13 совместно с отражателем 7 изменяется разность хода пучков в опорном и измерительном каналах и счетчик 10 регистрирует количество интерференционных полос , прошедших перед объективом 9. При наклонах каретки 11 на угол р возникает добавочная разность хода между зеркалами 5 и 6, которая компенсирует компараторную погрешность 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 B 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 47771 63/28 (22) 02.01.90 (46) 07.06.92. Бюл.№21 (71) Симферопольский государственный университет им. М.В.Фрунзе (72) B.Â.Íåñòåðîâ и ТЛО.Ольмезова . (53) 531,715.1 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 214093. кл. G 01 В 9/02, 1968.

Авторское свидетельство СССР

¹ 227593, кл. G 01 В 9/02, 1969. (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ КОМПАРАТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптико-интерфе„„ Ы„„1739188 А1 ренционным устройствам и предназначено для определения линейных перемещений с автоматической компенсацией компараторной погрешности. Цель изобретения — повышение точности измерений за счет компенсации компараторной погрешности, При перемещении каретки 11 по направляющим 13 совместно с отражателем 7 изменяется разность хода пучков в опорном и измерительном каналах и счетчик 10 регистрирует количество интерференционных полос, прошедших перед обьективом 9. При наклонах каретки 11 на угол rp возникает добавочная разность хода между зеркалами

5 и 6, которая компенсирует компараторную погрешность, 2 ил.

1739188

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптико-интерференционным устройствам, и предназначено для определения линейных перемещений с автоматической компенсацией компаратора погрешности.

Известен интерференционный компаратор для определения линейных перемещений с параллельными линиями измерения, содержащий последовательно расположенные и оптически взаимосвязанные источник монохроматического излучения, светоделитель, плоскопараллельную пластину, интерференционные отражатели, один из которых укреплен на каретке с устройством для наблюдения, например микроскопом, перемещаемой вдоль линии измерения, и электронный счетчик интерференционных полос. Плоскопараллельная стеклянная пластина укреплена на каретке наклонно к направлению ее перемещения и имеет толщину, равную

t

2 sini(1 — — )

h з1п i где — толщина пластины;

h — показатель преломления материала пластины;

i — угол падения луча на пластину;

R — расстояние между осями контролируемой меры и пучка лучей, отраженного от укрепленного на каретке отражателя.

Недостатком известного компаратора является недостаточно высокая чувствительность измерения, обусловленная большими световыми потерями на плоскопараллельной стеклянной пластине и неоднородностью ее стекла, Известен также интерферометр для определения перемещений, содержащий осветительное устройство, светоделительный блок, отражатель одной из ветвей интерферометра, укрепленный на перемещаемой каретке с микроскопом, отражатель другой ветви интерферометра укреплен с противоположной стороны каретки параллельно первому отражателю и смещен относительно него в направлении, перпендикулярном ходу лучей, падающих на отражатели на расстояние, равное или кратное расстоянию между осями контролируемой меры и пучка лучей света, отражающегося от первого отражателя, и регистрирующее измерительное устройство.

Недостатком такого устройства является низкая точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет компенсации компараторной погрешности, 5

Поставленная цель достигается тем, что интерференционный компаратор для измерения линейных перемещений содержит последовательно установленные источник света, коллиматор и светоделитель формирующий два канала — опорный и измерительный, отражатель, установленный в опорной канале, каретку, установленную с возможностью перемещения вдоль направления измерения, второй отражатель, установленный в измерительном канале и закрепленный на каретке, зеркало, установленное в измерительном канале по ходу пучка после светоделителя, устройство, для наблюдения, связанное с кареткой, снабжен двумя дополнительными зеркалами, установленными на каретке в измерительном канале между вторым отражателем и зеркалом под углом Q к второму отражателю на

R расстоянии d = . друг относительно

2 sin а друга, и регистратор, установленный на выходе интерферометра, что обеспечивает повышение точности измерений, На фиг.1 приведена схема интерференционного компараторэ для измерения перемещений; на фиг,2 — ход лучей в рабочей ветви интерферометра.

Компэратор содержит (фиг.1) последовательно установленные источник 1, коллиматор 2 и светоделитель 3, формирующий два канала — опорный и измерительный, зеркало 4, установленное в измерительном канале по ходу пучка после светоделителя 3, два дополнительных зеркала 5 и 6, два отражателя 7 и 8, регистратор, выполненный в виде объектива 9, расположенного перед электронным счетчиком 10 интерференционных полос, каретку 11, с которой связано устройство 12 для наблюдения, и установленную с возможностью перемещения вдоль направления измерения по направляющим 13 относительно нсподвижной контролируемой меры 14. Отражатель 8 установлен в опорном канале, а отражатель 7 установлен в измерительном канале и закреплен на каретке 11, на которой ус"ановлены дополнительные зеркала 5 и 6 между отражателем 7 и зеркалом 4 под углом а к отражателю 7 на

R расстоянии б =, друг относительно ру2 sin a га, где R — расстояние между измерительной плоскостью и осью пучка, отраженного от отражателя 8.

Интерференционный компаратор работает следующим образом.

Монохроматический свет источника 1 после прохождения коллиматора 2 парал1739188

55 лельным пучком падает на светоделитель

Часть света направляется светоделите-. лем 3 в измерительный канал интерферометра, В измерительном канале пучок света 5 зеркалом 4 направляется на дополнительное зеркало 5, отразившись от которого попадает на зеркало 6, и затем, отразившись от него, попадает на отражатель 7, укрепленный на каретке 11, Отразившись от стра- 10 жателя 7, пучок света последовательно проходит в обратном направлении — зеркала 6, 5, 4, светоделитель 3-и поступает через объектив 9 в счетчик 10 интерференционных полос. 15

Другая часть пучка света от источника 1 направляется светоделителем 3 в опорный канал интерферометра. Отразившись от отражателя 8, пучок проходит светоделитель

3 и поступает через объектив 9 на счетчик 10 20 интерференционных полос.

При перемещении каретки 11 по направляющим 13 совместно с отражателем 7 изменяется разность хода интерферирующих пучков и на выходе интерферометра 25 перед объективом 9 проходят интерференционные полосы, регистрируемые фотопри емниками электронного счетчика 10.

Величина перемещения каретки! при этом равна 1= К вЂ”, где К вЂ” число полос, сосчитанА 30 ных электронным счетчиком, Л- длина волны монохроматического источника света, При перемещении каретки 11 и ее наклонах на угол р вследствие непрямоли- 35 нейности направляющих возникает компараторная погрешность Л= R p, где

R — расстояние между осями контролируемой меры и пучка лучей света, отраженного от укрепленного на каретке отражателя 7. 40

Наклон каретки вызывает также наклон зеркал 5 и 6, который вносит в измерительный канал интерферометра добавочную разность хода л, Компенсация компараторной погреш- 45 ности поясняется на фиг.2.

Линия АСО — путь светового потока от вспомогательного зеркала 4 (точка А) до отражателя 7 (точка В), равный АВСО = АВ =

I

= dcos а, где А — отрезок постоянной длины, параллельный линии 0В и образующий с линией ВВ прямой угол, где, d— расстояние между параллельно установленными зеркалами; а — угол падения луча на зеркало.

Приращение оптического пути АСОВ, вызванное наклоном каретки на малый угол у, равно dsin а р, Так как в интерферометре световой луч проходит путь ACDB дважды, то добавочная разность хода hë = 2бэ!п ар.

При расстоянии d между параллельными зеркалами 5 и 6, равном d =

R компара2 sin a торная погрешность Лавтоматически компенсируется разностью хода Л в рабоI чей ветви интерферометра, Формула изобретения

Интерференционный компаратор для измерения линейных перемещений, содержащий последовательно установленные источник света, коллиматор и светоделитель, формирующий два канала — опорный и измерительный, отражатель, установленный в опорном канале, каретку, установленную с возможностью перемещения вдоль направления измерения, второй отражатель, установленный в измерительном канале и закрепленный на каретке, зеркало, установленное в измерительном канале по ходу пучка после светоделителя, устройство для наблюдения, связанное с кареткой, и регистратор, установленный на выходе интерферометра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен двумя дополнительными зеркалами, установленными на каретке в измерительном канале между вторым отражателем и зеркалом под углом а к второму отражателю на расстоянии d друг относительно друга, определяемом выражением

d = R/2 sin a где R — расстояние между измерительной плоскостью и осью пучка, отраженного от второго отражателя, 1739188

Составитель M.Ìèíèí

Редактор С,Патрушева Техред М,Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 1994 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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