Интерференционный способ измерения линейных перемещений

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 0 Ч В 21/О ЕНИ Е % СВИДБ"ГЕЛ ТОРИН я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИИ(71) Ордена Трудового Красного Знамени ыкспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущихстанков и Московский ордена Трудового Красного Знамени станкоинструментальный институт(5 Ц (57) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПОСОБИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, заключающийся в том, что с помощьюдвух когерентных излучений с разньпячастотами формируют опорные и измерительные пучки излучения, осуществляют частотную модуляцию интерфе. рирующих отраженных опорных или измерительных пучков излучения, преобразуют оптические сигналы в два электрических сигнала, смешивают два полученных сигнала и выделяют сигнал разностпой частоты, по фазе которого определяют перемещение, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, модуляцию производят на одной частоте, раздельно преобразуют интерерирующне отраженные опорные и измерительные пучки излу - чения разной частоты в два электрических сигнала с частотой первоначальной модуляции, осуществляют для одногоД из этих сигналов дополнительный час тотный сдвиг путем модуляции сигналом, полученным за счет деления по частоте первоначального модулирующего сигнала, а затем производ т смешивание с другим сигналом.10 20 Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам, предназначенным для измерения линейньгх перемещений, и мож ет быть применено в метрологии, приборостоении и точном машиностроении, рособИзвестен интерференционныи спо о измерения линейных перемещении, заключающийся в том, что с помощью двух когерентных излучений с разными частотами Формируют опорные и измерительные пучки излучения, осуществляют частотную модуляцию интерферирующих опорных или измерительных пучков излученйя, преобразуют оптические сигналы в два электрических сигнала, смешивают два полученных сигнала и выделяют сигнал разностной частоты, по Фазе которого определяют перемещение Г 1 3. Недостатком известного способа является погрешность измерения, которая из-за различных рабочих частот имеет различные характеристики преобразования зависимости от изменений параметров окружающей среды, что выражается в нестабильности фазы выходного электрического сигнала разностной частоты. К тому же осуществление различных частотных сдвигов соответствующих оптических излучений предполагает наличие, по крайней иере, в два раза большего по сравнению с обычными интерференционными методами количества светоделительных элементов, что ведет к снижению интенсивности интерферирующих световых пучков.Цель изобретения - повьпдение точности измерений,Поставленная цель достигается тем,что согласно интерференционному способу измерения линейных перемещений,заключающемуся в том, что с помощьюдвух когерентных излучений. с разнымичастотами формируют опорные и измерительные пучки излучения, осуществляют частотную модуляцию интерферирулщих отраженных опорных или измерительных пучков излучения, преобразуют оптические сигналы в два электрических сигнала, смешивают два голученных сигнала и выделяют сигналразностной частоты, по Фазе которого определяют перемещение, модуляциюпроизводят на одной частоте, раздельно преобразуют интерферирующие отраженные опорные и измерительные 30 35 40 45 50 55 пучки излучения разной частоты вдва электрических сигнала с частг той первоначальной модуляции, осуь,:ствляют для одного из этих сигналов дополнительный частотный сдвиг путем модуляции сигналом, полученным за счет деления по частоте первоначального модулирующего сигнала, а затем производят смешивание с другим сигналом.На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.Устройство состоит из источника 1 двух когерентных излучений разных частот, светоделителя 2, отражателя 3, связываемого с объектом, перемещение которого измеряется, опорной поверхности 4, фокусирующего элемента 5, ультразвукового светомодулятора 6, светофильтра 7 и схемы обработки сигнала, содержащей Фото- преобразователи 8 и 9, модуляторсмеситель 10, кварцевый генератор 11 сигнала возбуждения светомодулятора, делитель 12 частоты, фильтр 13, выходной смеситель 14, фильтр 15, Модулятор-смеситель 10 Фильтр 13, выходной смеситель 14 и фильтр 15 соединены последовательно. Кварцевый генератор 11 соединен с делителм 12 частоты, выход которого соединен с входом модулятора-смесителя 10, второй вход которого подключен к фото- преобразователю 8, а выход фотопреобразователя 9 соединен с вторым входом выходного смесителя 14,Способ реализуется устройством следующим образомИзлучение источника 1 делят светоделителем 2 на опорные и измерительные пучки разных излучений, распространяющиеся совместно, измерительные пучки направляют для прохождения измеряемого расстояния до отражателя 3, опорные пучки направляют на опорную поверхность 4, отраженчые опорные и измерительные пучки обоих излучений пропускают через Фокусирующий элемент 5 и ультразвуковой светомодулятор б, причем опорную поверхность 4 устанавливают относительно направления падающих лучей под углом, равным половине угла дифракции в модуляторе. За счет дифракции на ультразвуковой волне осуществляют одинаковый частотный сдвиг излучений в опорньх пучках., при этом вьпдедшие опорные пучки сов/29 Зак ИИПИраж 5 сное мещаются по направлению с измерительными пучками и интерферируют, После этого интерферирующие пучки разных излучений разделяют с помощью дисперсионного элемента по разным направлениям распространения и в фокальной плоскости фокусирующего элемента 5 преобразуют с помощью фото- преобразователей 8 и 9 в электрические сигналы частоты, равной частоте 1 О модуляции в светомодуляторе 6.Выходной электрический сигнал, например, с фотопреобразователя 9, усиленный в усилителе (не показан), направляют в модулятор-смеситель О, 15 в котором модулирующим сигналомявляется сигнал от генератора 11, модулирующего напряжения в светомодуляторе 6, деленный по частоте в делителе 12 частоты. С выхода моду О лятора-смесителя 10 фильтром 13 выделяют сигнал промежуточной разностной (или суммарной) частоты и направляют на один из входов выходного смесителя .14, на второй вход которого подают усиленный в усилителе (не показан) сигнал с фотопреобразователя 8, С выхода смесителя 14 фильтром 15 выделяют сигнал разностной частоты, фаза которого равна разности фаз световых излучеий разных частот, совместно прошедших измеряемое расстояние до отражателя 3. Измерение значения фазы этого сигнала с помощью фазометра (не показан) позволяет измерять расстояние.до контролируемой поверхности или ее пере-. мещение.Таким образом, за счет применения модуляции излучения на одной частоте исключаются погрешности, вызываемые при двухчастотной модуляции различными изменениями параметров от влияния, в частности окружающей среды, т.е. повышается точность измерения,иал ППП "Патент", Ужгород, ул, Проектная,