Интерферометр для измерения больших перемещений
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республнк
Дата опубликования описания 30. 01. 83
l$j} М. Кп.з
G 01 В 9/02
G 01 В 11/00 государственный комитет
СССР по деяам изобретений и открытий (ЩУДК 531.715.1 (088. 8 ) (72) Автор изобретен и я
A.Í.Ãîëóáåâ
Московский ордена Ленина институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (71) Заявитель (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БОЛЬШИХ
ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Изобретение относится к иэмери« тельной технике и может быть использовано, в частности, для интерференционных измерений больших перемещений в геодезии, метрологии, машиностроении и др.
Известны интерферометры типа Майкельсона для измерения больших (до нескольких десятков метров1 перемещений, в которых измерение осуществляется путем счета интерференционных полос при движений концевого от-". ражателя вдоль всей измеряемой дистанции (1).
Однако в этих интерферометрах для получения искомой длины, редуцированной к вакууму, требуется дополнительно измерять показатель преломления воздуха, для чего необходимо выполнять измерения температуры, давления и влажности с последующим вычис лением показателя преломления, или же использовать дополнительный ин-терферометр, специально предназначенный для определения показателя преломления воздуха.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является интерферометр для измерения больших перемещений, содержащий источник света, светоделитель, делящий световой поток на два пучка, неподвижный отражатель, расположенный в одном пучке, подвижный отражатель, расположенный в другом пучке с воэможностью перемещения влоль оси этого пучка, и регистрирующий блок со счетчиком интерференционных полос (2 ).
Недостатком такого интерферометра является низкая производительность измерения из-за необходимости использования дополнительных измерительных средств для определения показателя преломления воздуха, например датчиков температуры и давления возд тха, по показаниям которых вычисляют показатель преломления и вводят соответствующую поправку в измеренное расстояние.
Кроме того, интерферометр характеризуется недостаточно высокой точностью измерения ввиду того, что показатель преломления определяется обычно в месте расположения интерферометра, в то время как необходимо знать значение показателя преломления, осредненное вдоль всей трассы . измерения, по которой движется отражатель. Это обстоятельство важно
993011 нюю металлическую плиту 12, к которой жестко прикреплен подвижный уголковый отражатель б (гофрированная трубка 9 может быть и прямоугольного или квадратного сечения, важно, чтобы ее конструкция обеспечивала возможность сжатия и растяжения по типу мехов);. Передняя 10 и задняя 12 металлические плиты имеют выступы 13, обеспечивающие движение камеры 4 по направляющим 5. На плитах 10 и 12 жестко смонтированы электромагниты 14 и 15, обеспечивающие при их включении прочное сцепление с платформсй 11, несущей направляющие 5.
«Ри длинах трасс, исчисляющихся десятками и-. тров.
Таким образом, наличие дополнит=льных измеритель«ых средств увеличивает обьем измерительных операций и тем самым снижает производитель- 5 ность измерений, а отсутствие возможности получения cTpoI" осредне«ного вдоль >трассы значения показателя преломле«ия воздуха снижает точность окон- ательно-о результата измерения. )()
4ель изобретения — повышение производитель«ости и точности измерения за счет исключения необходимости дополнительнь>х измерений для определения показателя преломления воздуха и обаспече«ия непосредственного получения длины, приведенной к вакууму.
Указа««ая цель достигается тем, что и«терферометр для измерения больш.>х иерем=-..;..«ий снабжен вакуумной ка2() мерой в 1«о>п>е«ной с возможностью перемещения в направлении, совпадающзм с «аиравлением перемещения подвижного уголкового отражателя, а послед«ий установлен в«утри этой камеры
Вакуумная камера выполнена в виде гэфрнрова«ной трубки из вакуумной резины с возможностью сжатия и растяжения вдоль ее оси, передний конец гофриро>зан«ой трубки снабжен металлической плитой с прозрачным окном для прохоца светового по: îêà,,задний конец этой трубки снабжен металлической плитой соединенной с подвижным отражателем, а на плитах за- З5 и т.д. Зтот процесс повторяется до крепле ILI электромагниты.
Интерферометр работает следующим образом.
При перемещении подвижного уголкового отражателя б в камере 4 (фиг.1) счетчик 8 интерференционных полос производит счет интерференционных полос. Когда подвижный уголковый отражатель б в камере доходит до конечного положения, счет полос прекращают (не выключая счетчика 8, чтобы сохранить сосчитанное число полос, а преградив путь световому потоку) и передвигают .камеру 4 вдоль линии измерения при неподвижном положении подвижного уголкового отражателя 6 до тех пор, пока он снова не займет исходное положение в камере 4. Затем опять перемещают подвижный уголковый отражатель б в неподвижной камере, возобновляя при этом счет полос тех пор, пока подвижный уголковый отражатель б не пройдет всю измеряемую дистанцию.
На фиг. 1 v.çoápà>Ieíà схема интерферометра для измерения больших nepefv.e öeHèè, «а фиг. 2 — вариант KQHOTp57Ic40 пии вакуумной камеры с помещенным в
«ей подвижным уголковым отражателем.
Интерферометр содержит (фиг. 1 ) источ«ик 1 света, светоделитель 2 для
Разделе«!!я светового потока на опор%.> ный и диста ьционный пучки. неподвижный уголковый отражатель 3, установJ:åHHûé в опорпом пучке, вакуумную камеру 4, уста«овленную с возможностью г:еремещения по направляющим 5 вдоль сси дистанционного пучка, подвиж—
«ый уголковый отражатель б, смонтированный внутри вакуумной камеры 4
EI дистанционном пучке с возможностью перемещения в пределах камеры в направлении движения самой
55 камеры, и регистрирующий блок 7 со счетчиком,8 интерференциснных полос.
Вакуумная камера 4 (фиг. 2 ) выполнена в виде гофрированной трубки
9 из специальной вакуумной резины 6Î с внутренними распорными кольцами (не показаны) для предохранения от сплющивания атмосферным давлением и имеет переднюю металлическую плиту 10 с прозрачным окном 11 и задБолее детально работа устройства может быть разъяснена на основе фиг. 2. Сначала при выключенных электромагнитах 14 и 15 вакуумную камеру
4 устанавливают в исходное положение, при котором подвижный уголковый отражатель б находится на конце измеряемой линии. Затем включают электромагнит 14, жестко фиксирующий переднюю металлическую плиту 10 на платформе 16, и двигают заднюю металлическую плиту 12 с подвижным уголковым отражателем б по направлению к светоделителю 2. При этом камера
4 сжимается и происходит изменение разности хода интерференцирующих пучков за счет изменения вакуумного пути в дистанционном пучке, счетчик
8 интерференционных полос производит счет полос. После сжатия камеры 4 до некоторого конечного положения, показанного точечным пунктиром на фиг., 2, включают электромагнит 15,, жестко фиксируя тем самым положение подвижного уголкового отражателя 6, а электромагнит 14 выключают, освобождая таким образом перед993011 нюю плиту камеры 4, вследствие чего камера разжимается и занимает новое положение, оказываясь передвинутой вдоль линии измерения. Далее включением электромагнита 14 фиксируют положение передней металлической плиты 10, выключают электромагнит 15, освобождая заднюю металлическую плиту 12 с подвижным уголковым отражателем 6, двигают этот отражатель 6, сжимая камеру 4 и т.д. При этом каждый раз при включении электромагнита
15 прекращают, а при включении электромагнита 14 возобновляют работу счетчика 8 интерференционных полос.
Следует отметить, что совершенно 15 не обязательно при сжатии камеры 4 до-. биваться каждый раэ перемещения подвижного уголкового отражателя 6 точно на одну-и ту же величину. Сжатие и растяжение камеры 4 служит лишь для 2р того, чтобы обеспечить движение этого отражателя 6 в вакууме на протяжении всей трассы, а накапливающий счетчик 8 интерференционных полос работает только во время перемещения этого отражателя 6, которое происходит дискретными участками, и длины этих участков могут быть произвольными, так как в сумме они в любом .случае составляют полную дли- ЗО ну измеряемой дистанции.
Использование предлагаемого интерферометра обеспечивает непосредственное получение значения длины, . редуцированной к вакуу у без опре- 35 деления показателя преломления воздуха и беэ заключения всей измеряемой дистанции в вакуумную трубу, что позволяет повысить производительность и точность измерения.
° Формула изобретения
1 Интерферометр для измерения больших перемещений, содержащий источник света, светоделитель, делящий световой поток на два пучка, неподвижный отражатель, расположенный в одном пучке, подвижный отражатель, расположенный в другом пучке с возможностью перемещения вдоль оси этого пучка,и регистрирующий блок со счетчиком интерференционных полос, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и точности измерения, он снабжен вакуумной камерой, выполненной с возможностью перемещения в направлении, совпадающем с направлением перемещения подвижного уголкового отражателя, а последний установлен внутри этой камеры.
2. Интерферометр по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что вакуум.ная камера выполнена в виде гофрированной трубки иэ вакуумной резины с возможностью сжатия н растяжения вдоль ее оси, передний конец гофрированной трубки снабжен металлической плитой с прозрачным окном для прохода светового потока, задний конец этой трубки снабжен металлической плитой, соединенной с подвижным отражателем, а на плитах закреплены электромагниты.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Коломийцев Ю.В. Интерферометры.
Л., "Машиностроение", 1976, с. 189194.
2. Там же, с. 191, рйс. 89 (прототип) .
993011 л л д
Составитель Л.Лобзова
Редактор Н.Безродная Техред A.Áàáêíåö Корректор А.Дзятко
Заказ 439/53 Тираж 600 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
