Интерференционное устройство для измерения перемещений

 

Союз Советсккк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИ

ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 170278(21) 2582400/25-2 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.08.79- Бюллетень М

Дата опубликования описания 1808.7 (721 Авторы изобретения

В. Е. Карпов и A. K. Полонин (71) ЗаяВИтЕЛЬ Минский радиотехнический институт (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения линейных размеров деталей, малых перемещений, амплитуд вибраций в широком диапазоне частот, например, при поверке вибродатчиков или проведении испытаний изделий электронной техники и др °

Известно, оптико-электронное уст10 ройство для измерения разности хода двух световых колебаний, содержащее оптический интерферометр и фотоприемник (1) .

Недостаток этого устройства заключается в высокой критичности уст- ройства к влиянию дестабилизирующих факторов (вибрации,удары, колебания воздушной среды и т.д. ), что приводит к низ кой точности и змерени я.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является интерференционное устройство для измерения перемещений, содержащее оптически связанные источник монохроматического излучения, светоделитель и опорное зеркало, фотоприемник, электромеханический преобразовательскрепленный с опорным зеркалом, и блок регистрации, связанный входом с выходом фотоприемника (?).

Недостатками этого устройства являются ограниченный частотный диапазон и невысокая точность, Целью изобретения является повышение точности и расширение частотного диапазона измерений ° Для этого устройство снабжено светорасщепителем, установленным между источником излучения и светоделителем, зеркалом, расположенным на общем основании с объектом, вторым фотоприемником и установленным на выходе излучения из светоделителя оптическим элементом, фотоприемники установлены сим.метрично относительно оптического элемента, а выход второго фотоприемника связан с электромеханиче"ким преобразователем.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучения, светорасщепитель 2, светоделитель 3, опорное зеркало 4, закрепленное на электромеханическом преобразователе 5, зеркало б, объект 7 измерения, оптический элемент 8, два фотоприемника

9 и 10, блок 11 регистрации.

Светорасщепитель 2 расположен на пути пучка света источника 1 излуче<>79789 ния, зеркало 6 расположено на обшем основании -. объектом 7, фот сири емники 9 и 10 расположены каждый на выходе соот вет ст вующе го пучка св ет а

Из оптического элемента 8, фотопри— емник 9 электрически связан с элект— ромеханическим преобразователем 5, 5 а фотопрнемник 10 электрически связан с блоком 11 регистрации .

Устройство работает следующим образом.

Пучок света источника 1 делится f P расщепителем 2 на два параллельных пучка 12 и 13. Пучок 12 делится све"оделит ел ем 3 на дв а пуч ка, к от орые, отразившись от опорного зеркала 4 и объекта 7, формируют интерферен— ционную картину 14, интенсивность которой преобразуется фотоприемником

10 в электрический сигнал, который измеряется блоком 11 регистрации.

Пучок 13 делится в свою очередь светоделителем 3 на два пучка, которые, отразившись от опорного зеркала 4 и зеркала 6, формируют интерференционную картину 15, интенсивность кот орой преобразуется фотоприемником

9 в электрический сигнал, который

25 подается на преобразователь 5, на кот ором з акр еплено опорное зеркало 4 .

Смещение объекта 7 приводит к изменению интенсивности интерференционной картины 14 и величины элект- 30 рического сигнала на выходе фотоприемника 10, что регистрируется блоком 11 регистрации.

Расчет смещения объекта производится по формуле

1 àI е=—

27Г Z -1

Ь1С Х Vnï Н гдето — величина смещения объекта; — длина волны источника света; 40 — изменение тока на выходе фотоприемник а;

1„„,„,„;ц сигнал на выходе фотоприемника при максимальной и минимальной интенсивности интерференписнной картины соответственно.

Пучок 13 делится светоделителем на два пучка, которые, отразившись от зеркал . 4 и 6, формируют интерференционную картину 15. Благодаря то— му, что при формировании второй интерференционной картины используются те же элементы, что и для формирования первой, кроме объекта, и интерферирующие пары пучков проходят близко друг с другом, вредное воздействие, оказываемое на них, является одинаковым, но тракты формирования интерференционных картин оказывают— ся разделенными. 60

При дейст вии внешних помех происходит смещение элементов и измене— ние разности хода плеч интерферсметра. .) этом случае изменение интенсивности интерференционной картины 15 преобразуется в изменение электрического сигнала на выходе фотоприемника 9. Преобразователь 5 под дейстьием электрического сигнала деформируется и смещает опорное зеркало

4, компенсируя тем самым дестабипизирующий фактор и поддерживая постоянной интенсивность интерференционных картин 14 и 15. Изменение интенсивности интерференционной картины 14 может произойти только в случае смещения объекта 7, который не входит в систему компенсации, и, таким образом, его смещение может быть зарегистрировано измерительным каналом интерферометра.

Изобретение позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения перемещений.

Формула изобретения

Интерференционное устройство для измерения перемещений, содержащее оптически связанные источник монохроматического излучения, светоделитель и опорное зеркало, фотоприемник, электромеханический преобразователь, скрепленный с спорным зеркалом, и блок регистрации, связанный входом с выходом фотоприемника, о тличающеесятем,что,сцелью повышения точности и расширения частотного диапазона измерений, оно снабжено светорасщепителем, установленным между источником излучения и светоделителем, зеркалом, расположенным на общем основании с объектом, вторым фотоприемником и установленным на выходе излучения из светоделитепя оптическим элементом, фотоприемники установлены симметрично относительно оптического элемента, а выход второго фотоприемника связан с. электромеханическим преобр аз оват елем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бернштейн И. Л, Об измерении весьма малых изменений разности хода двух св етовых кол ебани й. ДАН СССР, т. Х С 1У, М 4, 1954 с. 655.

2. Отчет по НИР Разработка и исследование метрологических характеристик экспериментальной установки для градуировки и поверки пьезоэлектри веских::ресбразователей ультразвуковойй аппаратуры, Р Госрегистрации 71011427, Инвентарный номер

6221177 (прототип) .

679789

Составитель С. Грачев

Редактор Е. Зубиетова Техред О. Андреяко КорректорС. Патрушева

Закаэ 4774/34 Тираж 866 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытиЯ

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4