Способ измерения угла между интерферирующими фронтами

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИС Ц„., Ь

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«ii720293

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 110777 (21) 2512903/18-25 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 05.03.80. Бюллетень у

Дата опубликования описания 050380

<51 М. Кл.

G 01 В 9/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 535. 4 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г.К. Кладов и Д. A Шакуля

Физико-технический институт низких температур

АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА МЕЖДУ

ИНТЕРФЕРИРУЮЩИМИ ФРОНТАМИ

Изобретение относится к оптикоинтерференционным средствам измерений и может быть использовано для определения угла между интерферирующими фронтами при автоматической юстировке двухлучевых интерференционных устройств.

Известны способы измерения угла между интерферирующими фронтамн, основанные на счете числа полос интерференции, лежащих между двумя точками прямой, перпендикулярной полосам (1). .Однако эти способы не позволяют автоматизировать процесс измерений,, 15 поскольку не обеспечивают получение информации о знаке угла,т.е.принадлежности фронта плечу интерферометра.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является 20 способ измерения угла между интерферирующими фронтами, основанный на изменении разности хода лучей в двухлучевом интерферометре и счете числа полос в поле интерференции не- 25 подвижного источника света, Получение требуемой информации о величине и знаке угла в этом способе достигается путем дифференциальной фотоэлектрической регистрации числа полос30 в четырех противоположных точках плоскости изображения интерференционной картины во время изменения раз— ности хода (2f.

Недостатком этого способа является сложность автоматизации процесса измерения, поскольку е-о реализация требует применение четырехканальной измерительной системы.

Цель изобретения — упрощение автоматизации процесса измерения.

Это достигается тем, что по предложенному способу в интерферометр дополнительно вводят подвижнЫй луч, формируют его интерференции и осуществляют в нем счет числа полос при смещении луча между двумя парами точек на взаимно перпендикулярных прямых, а величину угла определяют по разности числа полос, полученной при их счете в обоих полях интерференции.

На чертеже и- îáðàæåíà с.х е,ма 1 нтерференционного устройства для осуществления данного способа.

Интерферометр содержит светоделитель 1, неподвижное зеркало 2, подвижное зеркало 3, неподвижный луч 4, подвижный луч 5, зеркало 6 отвер-. стием в центре, линзу 7, ротоприемни720293 то обе велиположительны и дем- а=

4 Х

Формула изобретения ки 8 и 9, блок 10 управления и блок

11 отметок положения подвижного луча.

Устройство работает следующим образом.

Интерференционную картину от неподвижного луча 5 проектируют на фотоприемник 8, а от подвижного луча с помощью зеркала 6 — на фотоприемник 9. При измерении угла между интерферирующими фронтами на блоке

11 отметок положения подвижного луча выбирают две пары диаметрально противоположных точек 12, 13 и 14, 15.

С помощью блока 12 управления .подвижный луч перемещают по сечению пучка с прямоугольными координатами

Х, У иэ точки 12 в точку 13 и одно- 1S временно изменяют оптическую разность хода зеркалом 3 на число длин волн заведомо большее числа полос в поле интерференции. Подсчитывают разность числа полос 4N< в поле интерференции 2О подвижного и неподвижного луча. Затем перемещают луч 5 из точки 14 в точку 15 и при изменении разности хода аналогичным образом определяют разность числа полос 4 Nz в этом 2» направлении. Величины лЙ» и hN> полностью характеризуют взаимное положение фронтов интерферирующих лучей.

Если ввести в сечении пучка на выходе интерферометра прямоугольную систему координат так, что ось Z направлена вдоль оптической оси, то матрица (а„, b„, с ) — единичная нормаль..к фронту йз первого луча интерферометра и а х +Ь, у + c, z +

+ d 0 — уравнение фронта из первого З- плеча, а агх + Ьг y + с е + Й = 0 уравнение фронта из второго йлеча.

Тогда разность фаз Ч по сечению пучка интерферометра имеет вид

V (X,ч,z,8)=j(a-a)x+ -bI)v (C - I. „)2+jan-д )+9)— где 1 — оптическая разность хода в плечах интерферометра. Так как интерференционная картина наблюдается В плОСКОсти z = const и кОзффи — 4 циент (С вЂ” С ) весьма мал, то и зависимостью Ц от Е можно пренебречь, т.е. положить

) (,,. (-)=V(xд e.) - (а;а,1" (n;t, )-Й»;,1 )

Поскольку интенсивность 3 луча 90 в точке (x, у) при оптической разности хода К равна, J = 1 + sin×(x, у, Е), то методом счета полос мы можем определить с точностью до доли полосы модуль изменения фазы при измерении у х, у и E. Чтобы выяснить знак изменения. фазы используют два луча..

Первый неподвижный, координаты которого х = О, у = О, а фаза г (,, втОрОй подвижной с фазой че - (ах е- Ь е+д Ч) где а= аг г Л г 1

Ь= е.е- 6, 2 е

При одновременном движении подвижного луча между точками А, (х„, у, ) и

A (х y ) такими чтО и изменение оптической разности хода на величину 40 >(аь (в результате измерения получим

t Vl=)е еле) Io4 1-IA(а к ьЕ)(так как 41> (Înx(ЧИНЫ 4Ч„И ь ее

Так как число полос равно —,, то, n4 ã Ь, обозначив через 4 и

27С

I найДля измерения коэффициен" à b необходимо осуществить движение луча между точками В„ и В, у которых координата х совпадает, а разность вторых координат равна ду. Тогда пРи услОвии 41> 34 е), пОлУчим Е 4 4г

4 е

При диаметре луча.в 2-3 раза . меньше ширины полосы и при наименьших значениях коэффициентов а и Ъ, при которых можно получить отличные от нУлЯ значениЯ 4й„ и 4(чг, напРимеР

4М„= 4е е = 3, Прн Л = 0,63 МКМ, х =4у = 30 мм чувствительность способа измерений равна 1 ° 10 рад, а предельное значение угла равно

0,37. 10 рад.

Способ измерения угла между интерферирующими фронтами, основаниый на изменении разности хода лучей в двухлучевом интерферометре и счете числа полос в поле интерференции неподвижного источника света, о т л и ч а ю шийся тем, что,с целью упрощения автоматизации процесса измерений, в интерферометр дополнительно вводят подвижный луч, формируют поле его интерференции и осуществляют в нем счет полос при смещении луча между двумя парами точек на взаимно перпендикулярных прямых, а величину угла определяют по разности числа полос, полученной при их счете в обоих полях интерференции., Источники информации причятые во внимание при экспертизе

60 1.Коломийцов Ю.в. Интерферометры, Машиностроение, Ленинградское отделениее 1976, с.141.

2. Патент Франции 9 2098666, кл. G 01 В 9/02, Опублик. 23.06.70 (прототип) .

720293

Сост авит ель A. Медведев

Техред Н.Ковалева Корректор В . Бутя га

Редактор A.Øìåëüêèí

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

Заказ 10207/29 Тираж 801 Подписное

ЦНЙИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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