Лазерный интерферометр для измерения динамических деформаций

) 12 ОПИСА РЕТЕ АВТОРСКОМУ С/25-28 4, 6. Бюл, 9 кий филиа Вл рск утаонома кого инстивец и В,И.П/16, 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) ЛАЗЕРНЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ(57) Изобретение относится к исследованию деформаций оптическими методамии является усовершенствованием изобретения по авт.св. У 958851. Егоцель - повьппение точности измеренийи расширение функциональных возможностей эа счет унеличения оптическойразности хода эталонного и рабочеголучей интерферометра Интерферометр содержит четыре зеркала 12, 13, 14 и 15, закрепленных на основании 1, два из которых 12 и 13 расположены на равных расстояниях от зеркал 7 и 8, закрепленных на торце каждого измерительного штока 5 и 6. Два других зеркала 14 и 15 закреплены на основании 1 по ходу светового пучка напротив зеркал 9 и 10. Измеряемый объект 20 помещают между измерительными штоками 5 и 6. Устройство работает следующим образом. Часть светового . пучка от источника света идет в .рабочее, а другая - в эталонное плечи интерферометра. В рабочем плече интерферометра излучение падает на зер кало 7, закрепленное на измерительном штоке 5, и после многократного отражения от зеркала 12 с помощью зеркал 14, 9, 10 и 15 направляется на зеркало 8, закрепленное на торце другого измерительного штока 6, и мно1270555гократно отражается от него и зерка- ми 7 и 8, что вызывает изменение ин- ла 13, При деформациях объекта 20 терферационной картины, регистрируизменяется расстояние между зеркала- емой фотоприемником 18. 1 ил.1Изобретение относится к исследованию деформаций оптическими методамии является усовершенствованием изобретения по авт.св. У 958851.Целью изобретения является повышение точности измерений и рас 1 шрение функциональных возможностей засчет увеличения оптической разностихода эталонного и рабочего лучейинтерферометра. 10На чертеже показана схема лазерно,го интерферометра для измерения дикамических деформаций.Лазерный интерферометр для измерения динамических деформаций содержит 15основание 1, установленный на немисточник 2 монохроматического излучения и расположенный по ходу светового пучка светоделитель 3, зеркало4, образующее эталонное плечо интер- Ыферометра, два измерительных штока 5и б, подпружиненных в осевом направлении, два зеркала 7 и 8, закрепленных на торцах измерительных штоков5 и б, три зеркала 9-11, закрепленных на основании по ходу световогопучка в рабочем плече интерферометра,четыре зеркала 12 - 15, закрепленныхна основании 1, два из которых (12и 13) расположены на расстоянии 3 Ой/2 зьп о каждое от соответствуюшегозеркала (7 и 8), закрепленного наторце каждого измерительного штока5 и б параллельно этому зеркалу (7и 8), а два других 14 и 15) закрен- З 5лены на основании 1 по ходу световогопучка напротив зеркал 9 и 10, закрепленных на основании 1, коллиматор 16,диафрагму 17, фотоприемник 18 и подключенную к нему электронную схему ц19 обработки. Измеряемый объект 20помещен между измерительными штоками5 и 6. с 1- диаметр лазерного пучка,,4 - угол падения пучка на зеркало,закрепленное на торце измерительндго.штока.,3Устройство работает следующим образом.Световой пучок монохроматического излучения от источника 2 направляет в , ся на светоделитель 3, где разделяется на две части. Часть излучения направляется на неподвижное зеркало 4, закрепленное на основании 1, которое образует эталонное плечо интерферометра, отражается от него и через коллиматор 16, диафрагму 17 падает на фотоприемник 18, где взаимодействует с другой частью излучения, которая проходит через светоделитель 3, падает на зеркало 7 закрепленное на одном измерительном штоке 5, отражается от него падает на зеркало 12, закрепленное неподвижно на основании 1 напротив зеркала 7,параллельно ему и после многократного отражения от зеркал 7 и 12 с помощью зеркал 14, 9, 10 и 15 направляется на зеркало 8, закрепленное на торце другого измерительного штока 6, отражается от него; падает на зеркало 13, закрепленное неподвижно на основании 1 напротив зеркала 8, параллельно ему, и после многократного отражения от зеркал 8 и 13 падает на зеркало 11, неподвижно закрепленное на основаниии, отражаясь от него, проходит цо тому же оптическому пути обратно до светоделителя 3, отражается от него и через коллиматор 16 и диафрагму 17 попадает на фотоприемник 18, где взаимодействует с пучком эталонного излучения и образуег интерференционную картину. При динамических деформациях объекта 20 изменяется расстояние между зеркалами 7 и 8, закрепленными на торцах измерительных штоков 5 и б, что вызывает движение интерференционной картины на фотоприемнике 18, который регистрирует эти изменения с помощью электронной измерительной схемы 19. Движение неде1270555 Устройство испытывали с применением Не-Ие лазера ЛГ(3=632,8 нм). Объектом измерения служила тонкостен ная стальная трубка, в которой резко меняли напор воды, Амплитуды деформаций и вибраций трубки не пр евышали О, 1 мм, поэтому расстояние между зеркаламии 12, 8 и 13 устанавливали равным .а=10 мм, а высоту зеркал 7 и 8 Н= =20 мм. Диаметр луча лазера А =2 мм, поэтому высота зеркал 12 и 13 составляла 16 мм, 8 Ы=й/2 а=0,1; б=6 . Число отражений луча от каждого из зеркал 8 и 9 составляло Ь=Н/4-1=9. По Формуле найдем ах=35, 8 А . Смена максимума на минимум интерференции происхо-. дит при Лх=3/2, т.е. Л 1=/71,6=8,8 нм, что и определяет точность устройства, Интерферометр монтировался на массивной глите голографического стола, Зталоннььй и рабочий лучи имели одинаковую интенсивность и поляризацию, а их оптические пути до начала измерений устанавливали одинаковыми с точностью до 1 мм. Сигналы фотоприемника (ФЭУ) регистрировали запоминающим осциллографом. При временном разрешении регистрирующей аппаратуры =-1 нс можно измерить скорость деФормаций до Ч=Л 1/ф=8,8 м/с. 4 д 1лх= - п - я 1 пс( ),созегде и - число отражений луча от зеркала 7, равное числу отражений его от зеркала 8;б- угол падения на них луча.Из формулы следует, чтол х примерно в и раз больше, чем в известномизобретении при одинаковой величинедеформации объекта ЬХ. Зто позволяетпосысить точность измерений на порядок, так как значение п=.10 можетбыть легко достигнуто, следовательно,смена максимума на минимум интерференции произойдет в 10 раз чащеДля реализации предлагаемого устройства необходимо, чтобы п оставалось неизменным в процессе измерения35деформации объекта 7, для этого расстояние й между зеркалами 7 и 12,8 и 13 должно быть значительно больше Й и амплитуды вибрацйи объекта20. Расстояние о,между зеркалами 7 .и 12, 8 и 13 выбирают равным д/2 ядпВ этом случае расстояние дН междудвумя соседними точками, в которыхотражаются лучи на зеркалах 7 и 8,можно считать неизменным, равным л Н==2 а цб, а число отражений п=Н/лН,где Н - высота зеркала. Принимая лНравным диаметру луча Й, можно найти.;б из соотношения дб=й/2 а. Высота формула изобретения Лазерньп ичтерферометр для измерения динамических деформаций по авт. св. М 958851, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повьшения точности и расширения эксплуатационных воэможностей. он снабжен четырьмя зеркалами, закрепленными на основании, два из которых расположены на расстоянии Й/япМ, каждое от соответствующего зеркала, закрепленного на торце каждого измерительного штока, параллельно этому зеркалу, а два других закреплечы на основании по ходу светового пучка напротив зеркал, зак. репленных на основании, где о.- диаметр пучка, с- угол падения пучка на зеркало, закрепленное на торце измерительного штока. зеркал 12 и 13 при малых с должна 50быть равна Ь=Н,ВНИИПИ Заказ 6229/40 Ти аж 670 Подписное Ужгород, ул. Проектная, 4 Произв.-полигр. пр-тие, г. формированного объекта не вызывает изменения интерференционной картины, так 3 ак зеркала 7 и 8 смещаются одновременно и компенсируют смещения друг друга. Зеркала 14, 9, 10 и 15 5 формируют рабочее плечо интерферометра в соответствии с размерами и формой измеряемого объекта 20 так, чтобы световой пучок огибал его.В интерферометре рабочий луч многократно отражается от параллельно расположенных зеркал 7 и 12, 8 и 13, поэтому изменение оптической разности хода эталонного и рабочего лучей ах, обусловленное деформацией 15 д К определяется по формуле