Устройство для измерения малых длин и перемещений

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованов частности, при измерении малых длини перемещений.Известно устройство для измерения 5малых длин и перемещений, содержащееопорный лазер, измерительный лазер сдвумя зеркалами, два фотоприемника, двачастотомера, каждый иэ которых связанс соответствующим фотоприемником, и 10пьезокорректор, закрепленный на одномиз зеркал измерительного лазера 1 ,Недостатками устройства являются невысокая точность измерений малых перемещений и узкий их диапазон иэ-эа отсутствия возможности компенсации рассэгласований оптических систем,Целью изобретения является расширение диапазона измерений.Поставленная цель достигается тем, 20что устройство для измерения малых длини перемещений снабжено вспомогательнымлазером, вторым зеркалом которого является зеркало измерительного лазера, свя-,занное с пьезокорректором, и системой 25автоподстройки частоты, первый фотоприемник оптически связан с опорным и измерительным лазерами, второй фотоприемникоптически связан с опорным и вспомогательным лазерами, выход фотоприемника З 0подключен к входу системы автоподстройки частоты, выход которой. соединен с пьезокорректором,На чертеже представлена блок-.схемаустройства.35Устройство для измерения малых длини перемещений состоит из опорного лазера 1, измерительного лазера с зеркалом2, перемещение которого измеряется, иактивным элементом 3, вспомогатель 40ного лазера с зеркалом 4 и активнымэлементам 5, второе зеркало 6 и,зеркало 4 являются общими для измерительногои вспомогательного лазеров, пьезокорРектоРа 7, соединенного с зеркалом 6, 45первого фотоприемника 8 и первого часто"гомера 9, связанного с ним, второгофотоприемника 10 и второго частотомера11, связанного с ним, и системы 12:автоподстройки частоты, выход второго50фотоприемника 10 соединен с системой12 автоподстройки частоты, выход которой связан с пьезокорректором 7, первый фотоприемник 8 оптически связан сопорным лазером 1 и измерительнымлазером через зеркала 13 - 1 5, второй55фотоприемник 10 оптически связан сопорным лазером 1 и вспомогательнымлазером через зеркала 13 и 16. Устройство работаег следующим образом.При перемещении зеркала 2 относительно зеркала 4 частота излучения измерительного лазера, образованного зеркалами 2,4,6 и активным элементом 3,юменится на Ь 9. При этом на эту жевеличину Д 9 изменится разность частотюмерительного лазера и опорного лазера 1, выделяемая Фотоприемником 8 и фиксируемая частотомером 9. То, что резонатор измерительного лазера образован тремя зеркалами, позволяет измерять перемещения между близко расположенными поверхностями зеркал 2 и4 (расстояние между которыми можетсоставлять миллиметры и менее).Предельная чувствительность измерения перемещений ограничивается различ-ными возмущающими факторами. Наибольшую погрешность измерений вызывает смещение удаленного зеркала 6 относительно зеркала 4 под действием тепловых и механических возмущений. Для стабилизации взаимного положения зеркал 4 и 6 (расстояние Ь ) излучение вспомогательного лазера смешивается с излучением опорного лазера 1 и принимается фотопиемником 10 как разностная частота б 4, фиксируемая частотоме. ром 11, импульсы этой частоты поступают в систему 12 автоподстройки чаототы.При отклонении взаимного положениязеркал 4 и 6 от номинального (расстояние отличается от Ь ). юменяется частота излучения вспомогательного лазера, изменяется и разностная частота 9, С помощью частотомера 11 осуществляется контроль за частотой, пропорциональной. Одновременно изменение (ф) влияет на систему 12 авгоподстройки частоты. вспомогательного лазера, которая вырабатывает электрический сигнал, возвращающий с помощью пьеэокорректора 7 зеркало 6 в положение, при котором оно отстоит от зеркала 4 на расстояние Ь"Если в качестве опорного лазера выбрать лазер, стабилюированный по насыщенному поглощению, стабильность частоты которого составляет 10 ф р 1 Ъ это позволит довести предельную чувствительность измерения перемещения до 1 е 10мкм и менее.Таким образам, эа счет введения вспомогательного лазера и описанной установки его зеркал, а также применения. автоподстройки, расширяется диапазон измерений малых перемещений.