Интерферометр для измерения линейных и угловых перемещений объекта

3 СОВЕТ ЕСНИХ ОПИОАН АВТОРСКОМ ТВУ дняков,71,ерометрыс. 191 ЗМЕРЕНИЯОБЪЕКраскуюмент,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИ,(прототип). 54) (57) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ И ЛИНЕЙНЫХ И УГЛОВЫК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ А, содержащий последовательн оложенные лазер, телескопиче истему и светоделительный элЯО.1100495 гд) С 01 В 9/02 6 01 В 1110 делящий световой поток на две ветви, опорный отражатель, установленный в одной ветви, измерительный отражатель, установленный в другой ветви, фотопреобразователи и электронную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, он снабжен оптическим фильтром пространственных частот, установленным между светоделительньм элементом и фото- преобразователем и состоящим из двух объективов и транспоранта, расположенного в о 6 щей фокальной плоскости объективов, а транспорант выполнен в виде пластины произвольной формы с 3 заданным законом пропускания.Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение линейных перемещений и углов поворота объекта.Известен интерферометр для измерения линейных перемещений и углов поР ворота, содержащий источник когерентного излучения, расширитель пучка, светоделительный элемент, опорный и измерительный отражатели, фотопре образователи и схему счета полос 1 3.Недостатками данного интерферометра являются невысокая точность измерения и небольшой диапазон измеряемых перемещений, ограниченный малым 15 отношением сигнал/шум на входе фото- преобразователей.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является интерферометр для измерения линейных и 20 угловых перемещений объекта, содержа" щий последовательно расположенные лазер, телескопическую систему и светоделительный элемент, делящий световой поток на две ветви, опорный отража тель, установленный в одной ветви, измерительный отражатель, установленный в другой ветви, фотопреобразователи и электронную схему Г,21.Недостатками известного интерферо метра являются низкая точность и ограниченный диапазон измерения из-за малого отношения сигнал/шум на входе фотопреобразователей.35Цель изобретения - повышение точ-.ности и расширение диапазона измерения.Поставленная цель достигается тем, что интерферометр для измерения линейных и угловых перемещений объекта, содержащий последовательно расположенные лазер, телескопическую систему и светоделительный элемент, делящий световой поток на две ветви, опориый отражатель, установленный в одной ветви, измерительный отражатель, установленный в другой ветви, фото- преобразователи и. электронную схему, снабжен оптическим фильтром простран ственных частот, установленным между светоделительным элементом и фотопреобразователем и состоящим из двух объективов и транспоранта, расположенного в общей фокальной плоскости 55 объективов, а транспорант выполнен в виде пластины произвольной формы с заданным законом пропускания. На чертеже изображена принципиальная схема интерферометра для измерений линейных и угловых перемещений объекта.Интерферометр содержит лазер 1, телескопическую систему 2, светоделительный элемент 3, опорный 4 измерительный 5 отражатели, оптический фильтр 6 пространственных частот, состоящий из двух объективов 7 и 8 помещенного между ними транспоранта 9,фотопреобразователи 10 и электронную схему 11 счета полос.Интерферометр работает следующим образом.Луч света Зо, излучаемый лазером 1, расширяется телескопической системой 2 и разделяется .светоделительным элементом 3 на два пучка Э и Э примерно равной интенсивности. Эти пучки, отразившись от опорного и измерительного отражателей 4 и 5 снова возвращаются на полупрозрачную грань светоделительного элемента 3 и рекомбинируют между собой, образуя систему интерференционных полос. При этом пространственная частота интерференционной картины, создаваемая за счет рассеивания света на микронеровностях оптических поверхностей линз те-, лескопической системы 2, светоделительного элемента 3, отражателей 4 и 5, пылинках и других рассеивающих элементах, встречающихся на пути луча 3, пучков 3 и Э как правило, офзначительно выше пространственной частоты интерференционной картины, содержащий полезную информацию. Кроме того, в выходном пучке интерферометра будет содержаться постоянный сигнал, образующийся при деполяризации пучков 3 и 3,.Для устранения шума, создаваемого на микронеровностях и деполяризацией, между светоделительным элементом 3 и фотопреобразователями 10 помещен оптический фильтр 6 пространственных частот. Выходной пучок ( Э + Э,) интерферометра направляется на первый объектив 7 фильтра 6, в фокальной плоскости которого образуется спектр Фурье падающего на него излучения, причем вблизи оптической оси объектива 7 будет сконцентрирована энергия постоянной составляющей излучения. Энергия излучения, промодулированного с пространственной частотой будет концентрироваться на расстоянии.2 Г1ЛМ Тираж 587 П аказ 4570/3 о д, ул.Проектам, 4 3 11 г по обе стороны от оптической оси объектива 7. Расстояние и связано с пространственной частотой 1 и фокусным расстоянием Г объектива 7 следующей зависимостью: где 3 - длина волны излучения лазера. Так как пространственная частота интерференционной картины, содержа-, щей полезную информацию известна, постоянна и отличается от частоты шума, то в фокальной плоскости объектива 7 помещается транспорант 9, выполненный в виде. пластинки произволь. ной формы, прозрачной только в точках концентраций энергии полезного сигнала и непрозрачной в остальных точках. 00495 1За транспорантом 9 помещается ещеодин объектив 8, выполняющий обратноепреобразование Фурье, При этом излучение, выходящее из фильтра 6, будетпромодулировано полезным сигналом спространственной частотой 4, зависящей от угла между оптическими осямипучков 31 и 3, и между шумом счастотами М+ д . Величина В д 1 О будет определяться размерамй прозрач"ной области транспоранта 9 и можетбыть сведена до минимумаТаким образом, наличие фильтра 6позволяет увеличить отношение сигнал/шум и, как следствие, повыситьточность и расширить диапазон измерений.Использование изобретения сущест"венно улучшает метрологические характеристики средств контроля и измерения линейных и угловых перемещений.