Относительный интерферометр

 

Изобретение относится к области геодезии , метрологии, оптической интерферометрии и может быть использовано для измерения расстояний. Цель изобретения - упрощение процесса измерений при выравнивании длин плеч интерферометра, достигается введением в традиционную схему относительногоинтерферометра дополнительных полупрозрачных зеркал 5 и 6 и устройства контроля равенства длин плеч, состоящего из оптических затворов 8 и 9, установленных перед фотоприемниками 11 и 12 и генератора импульсов 10, подключенного к оптическим затворам 8 и 9, а также коррелятора 15, полезный эффект от применения предлагаемого изобретения заключается в сокращении времени высокоточного измерения длины линии оптическим относительным интерферометром. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК я)5 G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4767521/28 (22) 12.12.89 (46) 30.08.92.. Бюл. N 32 (71) Рудненский индустриальный институт (72) Б.Т.Федосов и M. Г.Прилепин (56) Авторское свидетельство СССР

М 715928, кл. G 01 В 9/02, 1978. (54) ОТНОСИТЕЛ ЬН Ы Й И НТЕ РФЕ РОМЕТР (57) Изобретение относится к области геодезии, метрологии, оптической интерферометрии и может быть использовано для измерения расстояний. Цель изобретения— упрощение процесса измерений при выравSU 1758432 А1 нивании длин плеч интерферометра, достигается введением в традиционную схему относительного интерферометра дополнительных полупрозрачных зеркал 5 и

6 и устройства контроля равенстве длин плеч, состоящего из оптических затворов 8 и 9, установленных перед фотоприемниками 11 и 12 и генератора импульсов 10, подключенного к оптическим затворам 8 и 9, а также коррелятора 15, полезный эффект от применения предлагаемого изобретения заключается в сокращении времени высокоточного измерения длины линии оптиче ским относительным интерферометром, 2 ил.

1758432

Изобретение относится к геодезии, метрологии, оптической интерферометрии и может быть использовано для измерения расстояний.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерений интерферометра путем коррелометрии интенсивностей.

На фиг, 1 показана блок-схема предлагаемого относительного интерферометра; на фиг. 2 — спектры интенсивности светового пучка источника излучения N(f), стробирующих импульсов Sc(f), спектр SK(f) информационных коррелированных компонент на входе коррелятора, а также показан принцип преобразования широкополосного сигнала интенсивности светового потока в сравнительно узкую полосу коррелятора, Устройство содержит источник 1 излучения, полупрозрачное расщепительное зеркало 2, калибровочную. оптическую линию задержки 3, зеркало 4, полупрозрачные зеркала 5 и 6, коррелометр 7 интенсивности пучков, состоящий из оптических затворов

8 и 9, генератор 10 стробирующих импульсов, фотоприемники 11 и 12, усилители 13 и

14; коррелятор 15 и измеритель t6 контраста интерференционной картины. В статике световой пучок источника 1 направлен к зеркалу 4 так, что.отраженный им свет посредством зеркал 2 и 5 направлен на первый вход коррелометра интенсивностей 7, а также на первый вход измерителя 16. Часть пучка.источника 1 посредством зеркала 2 направлена в линию 3, с выхода которой с помощью зеркала 6 подается на вторые входы коррелометра 7 и измерителй 16, Коррелометр 7 выполнен в виде оптических затворов 8 и 9, оптически связанных с первым и вторым входами коррелометра 7 соответственно, за которыми установлены фотоприемники 11 и 12 с подкл оченными к их выходам усилителями 13 и 14 соответственно, которые подключены к коррелятору

15; Генератор 10 подключен к оптическим затворам 8 и 9.

Интерферометр работает следующим образом.

Свет источника 1 излучения направляется к полупрозрачному зеркалу 2, установленному в начале измеряемой дистанции, где разделяется на два пучка, адин из котоpox проходит дистанцию и отразившись от зеркала 4, установленного на другам конце дистанции возвращается к зеркалу 2, где вновь отразившись с помощью полупрозрачного зеркала 5 направляется через оптический затвор 8 на фотоприемник 11. Часть этого пучка, пройдя зеркало 5, поступает на измеритель контраста 16. Второй пучок, отразившись от зеркала 2 и пройдя калибро30

35 он нога плеч интерферо метра в 300 м. Затем, последовательно уменьшая длительность стробов генератора 10 измеряют и длину

55

15 вочную линию 3 через полупрозрачное зеркало 6 одной частью поступает на измеритель контраста 16, Другая часть этого пучка, отразившаяся от полупрозрачного зеркала

6 направляется через оптический затвор 9 на фотоприемник 12. Генератор 10 вырабатывает стробирующие импульсы, следующие с постоянным периодом Т, их длительность rc может регулироваться и управляет ими оптическими затворами 8 и 9, пропуская на короткое время опорный и информационный пу кки на фотоприемники 11 и 12. Инерционность фотоприемников 11 и

12 и стоящих за ними усилителей 13 и 14 позволяет выделить видеокомпоненту спектра, в которую в соответствии с фиг. 2 "уложены" парциальные компоненты шума, окружаюшие соответствующие дискреты стробирующего сигнала. Такая компрессия спектра позволяет использовать относительно медленно действующий коррелятор

l5, который и вычисляет корреляционную функцию, поступающих на него сигналов и позволяет определить их взаимный временной сдвиг.

Б начальный момент измерений, когда измеряемая длина очень грубо может отличаться от длины калибровочной линии 3, длительность стробов генератора 10 следует выбрать значительной, например 1 мкс

В этом случае корреляционная функция сигналов поступающих на коррелятор 15 будет наблюдаться даже при отличии длин опорного и информационного плеч информацилинии 3 так, чтобы коррелятор 15 выдавал максимальную величину пика корреляционной функции, т.е. сокращая длину когерентности оглбающих световых пучков и каналах коррелометра 7, одновременно сокращают различие длин плеч интерферометра ориентируясь на наличие и величину пика корреляционной функции на выходе коррелятора

При достижении длительности стробов в

10 — 1 мкс продолхсают регулировать. длину линии 3 до тех пор пока максимум корреляционной функции не окажется в начале координат, Отсчет длины осуществляют по калибровочной линии 3. Далее выравнивание длин плеч осуществляется аналогично с помощью измерителя 16 контраста интерференционной картины, что обеспечивает выравнивание плеч с точностью 1 — 5 мкм.

Схема мохсет работать со сравнительно высокой точность|о и без измерителя 16 контраста интерференционной картины, и так как при этом определяется корреляция

1758432 ности пучков, входы которого оптически связывают опорное и рабочее плечи интерферрометра соответственно.

Составитель Б.Федосов

Техред M.Mîðãåíòàë

Корректор А.Ворович

Редактор А,Долинич

Заказ 2990 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откоытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 компонент интенсивностей световых пучков, то влияние атмосферы и, в частности, ее турбулентности, будет на несколько порядков слабее, чем в известных решениях, где интерференция осуществляется íà оптической несущей.

Формула изобретения

1. Относительный интерферометр; содержащий оптически связанные источник излучения, регулируемую оптическую линию задержки, установленную в опорном плече, и блок определения контраста, оптически еопрягающий рабочее и опорное плечи интерферометра, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен коррелометром интенсив5 2. Интерферометр по п. 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности, коррелометр интенсивности пучков выполнен в виде двух ветвей, каждая из которых состоит из оптически связанных с соответст10 вующим входом коррелометра оптического затвора и фотоприемника, коррелятора, входы которого электрически связаны с выходами фотоприемников, и генератора импульсов, выходы которого подключены к

15 входам управления оптическими затворами.