Устройство для измерения перемещений

 

Фффяи4 т фиР д1 Д

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i) 718698

Соав Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.08.78 (21) 2660997/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.80. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.80 (51) М. Кл.

G 01В 9, 00

Государственный комитет (53) УДК 531.14(088.8) по делам изобретений и открытий (721 Авторы изобретения

С. А. Абрамов и А. К. Торопов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для высокоточного измерения линейных перемещений различных объектов.

Известно устройство для измерения перемещений, включающее эталонный источник света, подвижное и неподвижное интерференционные зеркала, емкостный преобразователь в виде системы коаксиальных цилиндров, подвижный элемент которого свя- 10 зан с подвижным зеркалом, а неподвижный элемент закреплен на корпусе устройства (1).

Недостатком устройства является снижение точности из-за влияния вибраций и пе- 15 репадов температур, которые приводят к изменению эффективной длины системы электродов емкостного преобразователя, так как неподвижный элемент емкостного преобразователя связан с корпусом устрой- 20 ства.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее последовательно установленные источник из- 25 лучения, интерферометр Фабри-Перо, блок отсчета перемещений и емкостный преобразователь, подвижный элемент которото связан с подвижным зеркалом интерферометра. 30

Недостатком такого устройства является снижение точности из-за влияния внешних условий: вибраций и перепадов температур, которые приводят к изменению эффективной длины емкостного преобразователя.

Целью изобретения является повышение точности измерения перемещений.

Для этого устройство снабжено плоским зеркалом, размещенным во втором пучке излучения от полупрозрачного зеркала параллельно ему, вторым полупрозрачным зеркалом, размещенным между зеркалами интерферометра по ходу излучения от плоского зеркала, блоком автоподстройки, включающим фотоприемник, оптически связанный со вторым полупрозрачным зеркалом, и узел перемещения второго полупрозрачного зеркала параллельно оптической оси интерферометра, выход фотоприемника связан со входом узла перемещения второго полупрозрачного зеркала, на котором закреплен неподвижныи элемент емкостного преобразователя.

На чертеже изображена принципиальная схема устройст ва.

Устройство содержит источник излучения, например лазер 1, полупрозрачное зеркало 2, плоское зеркало 3, интерферометр

Фабри-Перо, включающий неподвижное зеркало 4 и подвижное зеркало 5, второе

718698

Составитель А. Сергеев

Техред В. Серякова

Корректор В. Петрова

Подписное

Редактор Г. Улыбииа

Заказ 131/11

Тираж 810

Изд. № 180

Типография, пр. Сапунова, 2 полупрозрачное зеркало 6, емкостный преобразователь, содержащий неподвижный элемент 7, связанный с задней поверхностью полупрозрачного зеркала 6, и подвижный элемент 8, закрепленный на зеркале 5, блок автоподстройки, включающий фотоприемник 9, оптически связанный с зеркалом 6, узел 10 перемещения зеркала

6 и блок 11 отсчета перемещений, установленный на выходе излучения через подвижное зеркало 5.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от лазера 1 полупрозрачным зеркалом 2 делится на два потока, один из которых проходит непосредственно в интерферометр, а второй — через плоское зеркало 3. Положение зеркала 6 стабилизируется относительно зеркала 4 путем наведения на максимум пропускания излучения с помощью фотоприемника 9 и узла 10 его перемещения.

Величина е1 дробной части порядка интерференции в интерферометре, состоящем из зеркал 4 и 5, в исходном положении зеркала 5, определяется с помощью предварительно откалиброванного емкостнога преобразователя (пластины 7 и 8). Затем, при измерении малых перемещений порядка нескольких мкм (в области линейной характеристикии емкостного преобразователя) начинается перемещение зеркала 5. Целое число порядков интерференции N определяется с помощью блока 11 отсчета. Величина е2 дробной части порядка после перемещения зеркала 5 определяется также с помощью емкостного преобразователя. Величина L перемещения зеркала 5 определяется по формуле

L = 1Ж+ 1 — -., + е,J. l,/2.

При измерении больших перемещений дополнительное зеркало 6 перемещается вместе с зеркалом 5, после чего снова настраивается на максимум ближайшей пнтерференционной полосы. Величина перемещения зеркала 6 определяется по той же формуле.

В результате применения системы crаби10

35 лизации положения неподвижного элемента емкостного преобразователя искл1очается зависимость результата измерения от влияния вибрации и перепадов температур во время проведения эксперимен"а, что избавляет от необходимости применения сложных и дорогостоящих систем термо- и виброизоляции интерференционной системы и повышает точность измерения перемещений.

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений, содержащее последовательно установленные источник излучения, интерферометр

Фабри-Перо, блок отсчета перемещений и емкостный преобразователь, подвижный элемент которого связан с подвижным зеркалом интерферометра, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения перемещений, оно снабжено полупрозрачным зеркалом, установленным под углом 45 к пучку излучения между источником излучения и интерферометром, плоским зеркалом, размещенным во втором пучке излучения от полупрозрачного зеркала параллельно ему, вторым полупрозрачным зеркалом, размещенным между зеркалами интерферометра по ходу излучения от плоского зеркала, блоком автоподстройки, включающим фотоприемник, оптически связанный со вторым полупрозрачным зеркалом, и узел перемещения второго полупрозрачного зеркала параллельно оптической оси интерферометра, выход фотоприемника связан со входом узла перемещения второго полупрозрачного зеркала, на котором закреплен неподвижный элемент емкостного преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 560133, кл. G 01В 11/00, 1974.

2. М1е1еuz К. D. «Suterfегоmetry for

wavelenght comparisous» — Proceedings of

the Suternational Conference on Precesion

Measurement and Funelamental Constants, 1971, ed. by № LS, р. 53 (прототип).