Устройство для измерения длин и перемещений

.715:531.14(088.8)орское свидетельств9, кл. С 01 В 11/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНИ ПЕФЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерениядлин и перемещений. Цель изобретения - расширение диапазоне непрерывно производимых измерений путем увеличения зоны устойчивой работы устройства. Излучение вспомогательноголазера смешивается на фотоприемнике18 с излучением опорного лазера 1 ивыделяемая частоты поступает в систему автоподстройки частоты (АПЧ) 20,вход которой связан с пьезокорректором 21 вспомогательного лазера, оптически связанного через зеркала 16и 17 с опорным лазером 1. Излучениеодного из измерительных лазеров смешивается на фотоприемнике 10 с излучением опорного лазера 1. Раэностная частота регистрируется частотомером 11, При отклонении пластины 4Т-образной формы и уголкового отражателя 5 от начального положения восстанавливается их первоначальное положение с помощью пьезокорректора 21,При изменении частоты биений междуопорным и измерительным лазером, образованным пластиной 3, выполненнойполупрозрачной, П-образной формы иустановленной со стороны стойки Т-образной пластины 4 с воэможностью перемещения в направлении распространения излучения лазеров, измеряетсявеличина перемещения объекта, 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения дпин и перемещений в широком диапа 5 зоне измеряемых величин.Цель изобретения - расширение диапазона непрерывно проивводимых измерений путем увеличения зоны устойчивой работы устройства. 10На чертеже изображена блОк-схема устройства для измерения длин и перемещений.Устройство содержит опорный лазер 1, измерительный лазер, образо ванный активным элементом 2, пластинами 3 и 4 и уголковым отражателем 5, второй измерительный лазер, образованный активным элементом 6, пластинами 3 и 4 и уголковым отражателем 5, 20 вспомогательный лазер, образованный активным элементом 7, пластиной 4 и уголковым отражателем 5. Пластины 3 и 4 представляют собой составные части отражателя, одна из пластин (4) - 25 Т-образной формы, неподвижно установлена так, что ее стойка, выполненная полупрозрачной, расположена в ходе излучения вспомогательного лазера, отраженного уголковым отражателем 5. З 0 Полка Т-образной пластины выполнена зеркально-отражающей и имеет расположенный в ходе излучения второго измерительного лазера выступ, высота которого равна 1/4 длины волны излучения.Вторая пластина (3) - полупрозрачная, П-образной формы и установлена со стороны стойки Т-образной пластины 4 с возможностью перемещения в нап равлении распространения излучения лазеров.Уголковый отражатель 5 и пластина 4 являются общими отражателями для всех трех лазеров. Пластина 3 являет ся общим отражателем для обоих измерительных лазеров.Измерительный лазер оптически связан через полупрозрачные зеркала 8 и 9 с опорным лазером 1 и фотоприем ником 1 О, подключенным к частотомеру 11. Второй измерительный лазер оптически связан через полупрозрачные зеркала 12 и 13 с опорным лазером 1 и фотоприемником 14, подключенным к частотомеру 15. Вспомогательный лар оптически связан через зеркала 16 и 17 с опорным лазером 1 и фотоприемником 18, подключенным к частотомеру 19 и к системе автоподстройки частоты (АПЧ) 20, выход которой связанс пьезокорректором 21.Устройство работает следующимобразом,Вводятся в действие опорный лазер 1, вспомогательный лазер, образованный пластиной 4, отражателем 5 иактивным элементом 7, и оба измерительных лазера, образованных пластинами 3 и 4, отражателем 5 и активными элементами 2 и 6.В процессе работы элементы устройства подвергаются внешним воздействиям (градиенты температуры, механические вибрации), вызывающим смещение оптических элементов устройстваот их начального взаимоположения,что может привести к ошибкам при измерениях перемещений, Для исключения этих воздействий на устройствоиспользуется вспомогательный лазерс его системой АПЧ.Излучение вспомогательного лазера смешивается на фотоприемнике 18с излучением опорного лазера 1. Выделяемая фотоприемником разностнаячастота (частота биений) поступаетв систему АПЧ 20 вспомогательноголазера, При отклонении пластины 4 иотражателя 5 от их начального положения, вызванном внешними воздействиями, система АПЧ 20 возвращает спомощью пьезокорректора 21 отражатель 5 в положение, при котором восстанавливается начальное положениепластин 4 и отражателя 5, что соответствует фиксированному значениючастоты биений, задаваемому схемойАПЧ. Этим обеспечивается стабилизация взаимного положения пластины 4и отражетеля 5 в процессе измерений.Измеряемой величиной являетсяперемещение пластины 3 относительнонеподвижной пластины 4. Для измерения этого перемещения излучение одного из измерительных лазеров, например, образованного пластинами 3и 4, отражателем 5 и активным элементом 2, смешивается на фотоприемнике 10 с излучением опорного лазера 1.Выделяемая фотоприемником 10 разностная частота (частота биений) этихлазеров (Г,-Г, ) регистрируется частотомером 11.По изменению частоты биений между опорным и измерительным лазеромпри перемещении его зеркала измеряет1348637 Формула изобретения Составитель С. ГрачевРедактор И. Касарда Техред М.Ходанич Корректор М. Пожо Заказ 5178/39 Тираж 676 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ся величина этого перемещения. Это позволяет измерять перемещение в пределах одного межмодового интервала по частотам биений опорного и измерительного лазеров,В указанном процессе может быть использован любой иэ измерительных лазеров. В случае, если конечная точка измеряемого перемещения оказывается в зоне неустойчивой работы одного из измерительных лазеров, используется второй измерительный лазер. Поскольку базы резонаторов измерительных лазеров сдвинуты одна относительно другой на величину порядка 3 /4 (сдвиг постоянный), зоны их генерации также сдвинуты на эту величину и перекрывают одна другую. Это обстоятельство позволяет использовать оба лазера поочередно на тех участках измеряемых перемещений, где использование одного их них невозможно или затруднено, измерять длину базы резонаторов измерительных лазеров, а также контролировать измеряемую величину по сигналу второго измерительного лазера на остальных участках измеряемых перемещений. Устройство для измерения длин и перемещений, содержащее опорный лазер, измерительный и вспомогательный лазеры с двумя общими отражателями, два полупрозрачных зеркала, два фотоприемника, оптически связанные через полупрозрачные зеркала с опорным лазером и соответственно с измерительным и вспомогательным лазерами, двачастотомера, подключенные к выходамсоответствующих фотоприемников, систему автоподстройки частоты и связанный с ней пьезокорректор, установленный на одном иэ общих отражателей,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения диапазона непрерывно производимых измерений, оноснабжено вторым измерительным лазером, третьим фотоприемником с подключенным к нему третьим частотомероми третьим полупрозрачным зеркалом,второй измерительный лазер установлен параллельно и в одной плоскостис первым измерительным и вспомогательным лазерами между их общими отражателями, один из отражателей выполнен уголковым, второй - из двухсопряженных частей, одна из которыхпредставляет собой Т-образную пластину, неподвижно установленную так,что ее стойка, выполненная полупрозрачной, расположена в ходе излучениявспомогательного лазера, отраженногоуголковым отражателем, а полка Т-образной пластины выполнена зеркальноотражающей с расположенным в ходе иэЗ 0 лучения второго измерительного лазера выступом, высота которого равна1/4 длины волны излучения, другаяполупрозрачная П-образную пластину,установленную со стороны стойкиТ-образной пластины с возможностью ЗВперемещения в направлении распространения излучения лазеров, а второйотражатель связан через третье полупрозрачное зеркало с опорным лазероми третьим фотоприемником.