Двухкоординатный интерферометр для измерения линейных перемещений

т СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСИ РЕСПУБЛИН 09) ( 9233 А ЫИ НОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 3 сю.6:01 В 02 01 ГОСУД АРСТВЕНН ДЕЛАМ ИОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСИОЬВУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ььье".з о ".А.(71) Саратовский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститутВ 3) 531.715.1(088.8)(54)(57) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕ-.ЩЕНИЙ, выполненный в. виде опорного блока., вклочающего оптически связанные источник излучения, плоские и уголковые отражатели, светоделительные пластины и два фотоприемника, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности измерения, он снабжен модулятором, выполненным на основе вращающейся дифракцион ной рещетки, и установленным в опорном блоке на пути светового потока от источника излучения измерительным блоком, электрически и оптически связанным с опорным блоком и включаю щим третий фотоприемник, а источник излучения выполнен в виде многомодового лазера. Фечасть светового потока, величина Фазо 35 вого сдвига сильно зависит от прост"ранственных искажений интерференционной картины, возникающих в реальныхусловиях из-за конвекционных воздушных потоков, поперечных смещений подвижного отражателя и т,д. При этом частота сигнала прямо пропорциональна скорости перемещения отражателя,и, следовательно, спектр сигнала простирается до нулевых частот. Вследствие этого дрейф. нуля усилителей иФормирователей приводит к погрешности измерений, Кроме того, одночас"тотный лазер обладает сложными конструктивными особенностями. Все этоснижает надежность измерения. 40 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения линейных перемещений объектов, в частности, рабочих органов металлорежущих станков, 5Известен интерферометр для измерения линейных перемещений, содержащий в качестве источника излучения лазер, систему призм и зеркал, Фотоприемники, уголковые отражатели, устанавли ваемые на перемещающихся объектах 1).Однако интерферометр имеет сложную электронную систему стабилизации частоты источника излучения.Наиболее близким к изобретению по 15 технической сущности является двух- координатный интерферометр для изме", рения линейных перемещений, выполненный в виде опорного блоку, включающего оптически связанные источник излу" 20 чения, плоские и уголковые отражатели, светоделительные пластины и два Фотоприемника. Источник излучения выполнен в виде одночастотного лазера Г 21 25Известный интерферометр имеет высокую чувствительность к изменению уровней сигналов Фотоприемников. При использовании метода подсчета числа интерференционных полос на Фотоприемники попадает лишь незначительная новленным в опорном блоке на пути светового потока от источника излучения измерительным блоком, электрически и оптически связанным с опорным блоком и включающим третий фотоприемник, а источник излучения выполненв виде многомодового лазера.На чертеже изображена принципиальная схема двухкоординатного интерферометра для измерения линейных перемещений,Интерферометр выполнен в видедвух блоков, укрепленных с помощьюкронштейнов на станине и рабочеморгане станкане показаны ), Первыйблокопорный ) включает в себя опти"чески 1 связанные источник излучениямногомодовый лазер 1, модулятор 2,выполненный на основе вращающейсядифракционной решетки, отражатель 3,светоделительные пластины 1-6, призму 7, плоский отражатель 8, светоделительную пластину 9, фотоприемник 10, плоский отражатель 11, светоделительную пластину 12, Фотоприемник 13.Второй блок измерительный )оптически и электрически связанный с первымопорным ), включает светоделительные пластины 1 ч и 15, уголковые отражатели 16 и 17, Фотоприемник 18.Предлагаемый интерферометр работает следующим образом,Луч света от источника излучениямногомодового лазера 1 - проходитчерез модулятор 2, на выходе которо"го образуются лучи с различными час" тотами ы и щ -Я, где ы - частота излучаемого света, а Я - частота мо" дуляции. Плоским отражателем 3 лучи направляются на опорную ветвь интерферометра, где, пройдя через призму 7, плоский отражатель 8 и светоделительную пластину 9, смешиваютсяна ней, что позволяет получить на фотоприемнике 10 опорную частоту. Светоделительной пластиной 4 часть лучанаправляется через светоделительнуюпластину 1 ч на уголковые отражатели 1650 Целью изобретения является повыше"ние надежности измерения. Поставленная цель достигается .тем, что двухкоординатный интерферометр для измерения линейных перемещений, выполненный в виде опорного блока,включающего оптически связанные источник излучения, плоские и уголковые от"ражатели, светоделительные пластиныи два Фотоприемника, снабжен модуля"тором, выполненным на основе вращающейся дифракционной решетки, и устаи 17, связанные с каретками 1 не показаны ), перемещающимися соответственно в Х- и У-направлениях. Пройдя через уголковые отражатели 16 и 17, частота излучаемого света приобр тает допплеровский сдвиг 9, 2 Ш где Ч - скорость перемещения рабоче" го оргийна, С - скорость света На светоделительных пластинах 12 и 15 лучи с допплеровским сдвигом смешиваются с частью луча с частотой ы -Я,-что позволяет получить на Фотоприем3 1019233 .: фниках 13 и 18 частоты Й+ Я , про" проблемы надежной работы измерителя,порциональнце скоростям перемещения ,определения направления перемещениярабочего органа по двум координатам. и повышения точности измерений, расСнимая показания с Фотоприемников 10 положение третьего Фотоприемника по"и 13, 13 и 18 и интегрируя разност-зволяет исключить при обработке инФорные частоты в реверсивном счетчике мации влияние продольного перемвще не показан ), получают величину пере" ния.мещения рабочего органа станка по двум ИнтерФерометр обладает низкойкоординатам. чувствительностью к изменению уровняИспользование допплеровского ме в мощности лазерного излучения и воз"тода сравнения, частот позволяет на- .можностью повышения разрешающей споправлять на фотоприемникй весь све" собности за счет умножения частоттовой поток, а при использовании мо- ,обоих сигналов сравнительно простымидулятора инФормация о контролируемом ,. радиотехничес,. а иотехническими средствами,перемещении оказывается сосредоточен" 1ной в разнице частот сигналов, поэто" Кроме того, в схеме применен сему изменение уровнейэтих сигналов не рийно выпускаемый многомодовый лазер.оказывает значительного влияния на ре. , Все эти указанные преимуществажим ра ты интерФерометра, рбо . рФе ометра при введе- . интерФерометра позволяют использоватьнии модулятора в схему спектр получа- .его на производственном оборудовании вемого сигнала переносится,на раэност- в условиях вибрации с повышением наную частоту, в связи с чем решаются дежности измерения.Составитель Л. ЛобэоваРедактор Т. Кугрышева ТехрефЕ ХаритончикКорректор .Е. РоцоЗаказ 3665/33 Тираж 02ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11303 Иосква Ж"ЗБ Ралккая наб. д. МДчеаывв%ей%вайвгйъйеаевюеювееаеейе ее еаввфилиал ППП "Патент ., г, Ужгород, ул. Проектная, ч