Интерференционное устройство для измерения линейных перемещений объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения за счет обеспечения инвариантности к применяемому лазерному интерферометру . Цель достигается путем введения в устройство стабилизатора тока накачки лазера, включенного между источником питания и лазером, причем управляющий вход стабилизатора подключен к формирователю сигнала приращения длины волны лазера. Устройство содержит полупроводниковый лазер с источником питания , стабилизатор тока накачки лазера, интерференционный измеритель перемещений объекта, оптический блок каскадного интерферометра, выделяющий приращение длины волны лазера, соединенные последовательно анализатор и формирователь , управляющие через стабилизатор током накачки лазера. 1 ил. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)э G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4868537/28 . (22) 25.09.90 (46) 15.04.93, Бюл. М 14 (72) В.Н.Умников, Ю,К.Бондарчук и М.А.Финогенов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1275205; кл. G 01 В 9/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР

hL 1670409. кл. G 01 В 9/02, 1989: (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения за счет обеспечения инварианИзобретение относится к измерительной технике и может быть применено при точных измерениях линейных перемещений различных объектов.

Целью изобретения является повышение точности и обеспечение инвариантности к применяемому интерференционному измерителю линейных перемещений объекта.

Цель достигается тем, что в устройство введен стабилизатор тока накачки лазера. включенный между источником питания и лазером, причем управляющий вход стабилизатора тока накачки подключен к выходу формирователя.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Интерференционное устройство для из мерения линейных перемещений объекта. содержит полупроводниковый лазер 1. свеа» ъ!>Ц»» 1 809302 А1 тности к применяемому лазерному интерферометру. Цель достигается путем введения в устройство стабилизатора тока накачки лазера, включенного между источником питания и лазером, причем управляющий вход стабилизатора подключен к формирователю сигнала приращения длины волны лазера. Устройство содержит полупроводниковый лазер с источником питания, стабилизатор тока накачки лазера, интерферен ционный измеритель перемещений объекта, оптический блок каскадного интерферометра, выделяющий приращение длины волны лазера, соединенные последовательно анализатор и формирователь, управляющие через стабилизатор током накачки лазера. 1 ил. тоделитель 2, второй светоделитель в виде куб-призмы 3, угловые отражатели 4 и 5, фотоприемники 6, 7, 8, 9 и 10, третий светоделитель 11, первое, второе и третье, зеркала l2. 13, и 14, оптический блок 15 каскадного интерферометра, анализатор 16 изменения длины волны лазера, формирователь 17. стабилизатор 18 тока накачки лазера. источник 19 питания.

Луч от лазера 1 расщепляется светоделителем 2 на два потока "а" и "б". Поток "а" направлен на светоделитель 3, где расщепляясь и рекомбикируя, несет информацию о перемещении отражателя 5, которая фиксируется фотоприемником 6. Поток "б" расщепляется светоделителем 11 на два пучка, направляемых в оптический блок каскадного интерферометра 15, причем зеркалами

12, 13 и 14 создается постоянная разность длин оптических путей, величина которой

1809. 02 обеспечивает изменение разности фаз пу«ков на входе в оптический блок <аскадного интерферометра 15 на 360О, при изменении длины волны лазерного излучения на расчетную величину Ail. На выходе оптического блока каскадного интерферометра 15 образуются две пары потоков, максимумы интенсивности которых сдвинуты относительно друг друга в парах на М /2, а между парами на ЬА /4. Потоки фиксируются фотоприемниками 7, 8, 9 и 10, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым входами анализатора 16, выход которого через формирователь 17 подключен к управляющему входу стабилизатора 18 тока накачки лазера, включенного между источником питания19 .и лазером 1, Работа интерференционного устройства осуществляется следующим образом.

Луч света от лазера 1 расщепляется светоделителем 2 на два потока А и В. Поток А направлен в.интерферометр (интерференционный измеритель линейных перемещений объекта) перемещений и делится светоделителем 3 на два луча; опорный и измерительный. Опорный луч падает на уголковый отражатель 4, измерительный— на уголковый отражатель 5. закрепленный на перемещающемся объекте (не показан).

Фаза измерительного луча в точке рекомбинации при неизменной длине волны лазерного излучения является функцией, зависящей от положения уголкового отражателя 5. В результате рекомбинации опорного и измерительного лучей образуется поток, подающий на фотоприемник 6, причем интенсивность потока зависит от положения отражателя 5. Количество зафиксированных фотоприемником 6 интерференцированных полос является информацией о перемещении отражателя 5, При изменении длины волны лазерного излучения фазы опорного и измерительного лучей в точке рекомбинации на полупрозрачной грани светоделителя 3 меняются, но меняются на разные величины иэ-за разности. путей, проходимых лучами, вследствие чего интенсивность потока после их рекомбинации зависит дополнительно от величины измерения длины волны лазерного излучения ЛА. Однако при изменении длины волны излучения происходит изменение освещенности фотоприемников 7, 8, 9 и 10, которое является функцией только изменения длины волны лазерного излучения. При изменении длины волны излучения на величину М максимум освещенности поочередно появится на каждом из фото5

55 приемников 7, 8, 9 и 10. Появление максимума на каждом иэ фотоприемников фиксируется анализатором 16. При этом появление каждого последнего максимума является информацией об изменении длины воины излучения на величину ЛХ /4. Очередность появления максимумов в виде импульсов с фотоприемников, являющаяся информацией о направлении изменения (уменьшение или увеличение) длины волны лазерного излучения преобразуется анализатором 16 в код, поступающий на формирователь 17, с выхода которого напряжение подается на управляющий вход стабилизатора 18. Который изменяет величину тока накачки лазера

1. Таким образом, при изменении длины волны излучения лазера 1 на величину

Л1 /4 происходит уменьшение или увеличение (в зависимости от направления изменения длины волны излучения) тока накачки лазера 1, вследствие чего увеличивается или уменьшается длина волны излучения, то есть осуществляется стабилизация длины волны.

Дополнительным положительным, эффектом устройства является быстродействие системы стабилизации длины волны лазера.

Формула изобретения

Интерференционное устройство для из* мерения линейных перемещений объекта, содержащее каскадный интерферометр, полупроводниковый лазер с источником питания, анализатор изменения длины волны лазера, три светоделителя, первый светоделитель установлен по ходу луча после лазера и делит подающее излучение на два потока, один иэ которых направлен на второй светоделитель в виде куб-призмы, делящий падающее излучение на два потока, а второй поток направлен на третий светоделитель . делящий падающее излучение на два потока, с постоянной разностью хода, которые направлены на оптический блок каскадного интерферометра, два трехгранных уголковых отражателя, первый фотоприемник, являющийся измерительным устройством, установленный в одном из потоков от второго светоделителя, второй, третий, четвертый и пятый фотоприемники. установленные на выходе оптического блока каскадного интерферометра. выходы фотоприемников соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами анализатора изменения длины волны, лазера с формирователем, являющимся корректирующим устройством, о т л и ч а ю1809302

Составитель Е.Глазкова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор H.Êîðoëü

Редактор Т,Пигина

Заказ 1279 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 щ е е с я тем, что. с целью повышения точности измерений и расширения области применения за счет обеспечения инвариантности к применяемому интерференционному измерителю линейных- перемещений объекта, пн снабжен стабилизатором тока накачки лазера, включенным между источником питания и лазером, управляющий вход стабилизатора тока накачки подклю5 чен к выходу Формирователя.