Оптический способ измерения линейных перемещений

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 14048 9) 4 6 О В 9/00 сЛ льскии измеизме- точно- ктрон 1974,Б ИЗМЕРЕЕНИЙоптическим еремещений ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследоватеи конструкторский институт средстврения в машиностроении(56) Алякиеев С. А, и др. Лазерныерители линейных перемещений дляго станкостроения. -Обзоры по эленой технике. Ин-т электроники. - Мвып, 6(205), с. 4 - 5.(54) ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩ(57) Изобретение относится кметодам измерения линейных п объекта и может быть использовано в лазерной интерферометрии. Цель изобретения - повышение надежности измерений за счет повышения коэффициента использования световой энергии. Световой поток, генерируемый лазером, формируют в плоский, из которого получают опорный пучок, измерительный пучок, фаза которого изменяется пропорционально линейному перемещению объекта, Совмещая ручки друг с другом под углом у=.ут 72 Ш, выбирают решетку с шагом штрихов, равным бр -- 2 Ы; и ориентируют ее, чтобы угол О между интерференционными полосами и штрихами решетки был равен углу у, и по результатам анализа изменения освещенности муаровой картины и по числу периодов электрического сигнала судят о величине перемещения объекта. 2 ил.45 для малых углов 3(1)Шаг муаровых полос от растрового сопряжения одинаковых по шагу решетки О и интерференционных полос определяется выражением0=.6 /О, (2)Подставляя значение 6=6 по формуле55 (1), получаемД=/уО, (3) Изобретение относится к измерительнойтехнике, а именно к измерению линейныхперемещений объекта, и может быть использовано в лазерной интерферометрии.Цель изобретения - повышение надеж 5ности измерений за счет повышения коэффициента использования световой энергии.На фиг, 1 изображена свема реализациипредлагаемого способа; на фиг. 2 - схемаинтерференционно-растрового сопряжения вувеличенном масштабе. 10Схема содержит лазер 1, оптическуюсистему 2 формирования плоского пучкасвета, прозрачные зеркала 3 и 4, отражатель 5, закрепленный на контролируемомобъекте 6, опорный пучок 7 света, измерительный пучок 8 света, интерференционнуюкартину 9, штриховую растровую решетку 10фотоприемники 1 и 12.На фиг, 2 также показаны; у - уголсовмещения опорного 7 и измерительного 8пучков света; Х - длина волны света; с 1 -20поперечный размер меньшего из пучков света; 6, - шаг решетки;О - угол между интерференционными полосами картины 9 иштрихами решетки 1 О; 0 - шаг муаровыхполос. 25Способ заключается в следующем.Световой поток, генерируемый лазером 1,с помощью оптической системы 2 формируютв плоский, из которого с помощью полупрозрачного зеркала 3 получают опорный пучок 7, с помощью зеркала 4 и отражателя 5 - 30измерительный пучок 8, фаза которого изменяется пропорционально линейному перемешению объекта 6. Опорный и измерительный пучки совмещают один с другим подуглом у= ул 72 и, выбирают решетку 1 О с ша.гом штрихов, равным бр= 2 СГ, которую 35ориентируют таким образом, чтобы угол Омежду интерференционными полосами иштрихами решетки 10 был равен углу у,с помощью фотоприемников 11 и 12 анализируют изменение освешенности муаровой 40картины и по числу периодов электрическогосигнала судят о величине перемещения объ-екта 6.Шаг полос анализируемой интерференционной картины 9 определяется как6=1/2з 1 п б,у/2,Видно, что при интерференционно-растровом сопряжении шаг 0 муаровых полос зависит от угла, под которым совмещают пучки 7 и 8, и угла между интерференционными полосами и штрихами решетки 10. При случайном изменении этих углов изменяется шаг 0 муаровых полос и, как следствие, нарушается фазировка фотоприемников 11 и 12, что приводит к сбою счета полос. Для уменьшения влияния измерения этих углов угловой разъюстировки на ширину муаровых полос углы О и 7 следует выбирать как можно большими. Однако большое значение одного угла требует для сохранения определенной величины 0 малого значения другого.Максимальная надежность измерения обеспечивается при одинаковой устойчивости шага муаровых полос к угловым разъюстировкам как интерферирующих пучков, так и интерференционной картины с растровой решеткой, что возможно при равенстве углов О=у.Решая системы уравнений (1) и (2), получаем для оптимальных углов(4)для оптимальных шагов6,=,%.В. (5)С учетом минимальных световых потерь при фотоэлектрическом преобразовании обычно принимается д=0,50, тогда выражения (4) и (5) принимают виду= ту 2 Ш;бр -- ЯХТВ этом случае при удовлетворительной фазировке приемников обеспечивается наибольшая чувствительность к изменению освещенности светового поля. Таким образом, при измерении линейных перемещений интерференционно-растровым способом углы сведения интерферирующих пучков и совмещения штрихов решетки 10 с интерференционными полосами следует выбирать равными -Д 72 Ш, а шаги интерференционных полос и штрихов решетки 10 равными -2 И. Это дает повышение надежности измерений при высоком коэффициенте использования световой энергии интерферирующих потоков.Формула изобретенияОптический способ измерения линейных перемещений объекта, заключающийся в том, что на объект направляют световой поток, формируют плоские опорный и измерительный пучки, совмещают их, регистрируют интерференционную картину и определяют величину перемешения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности измерений, совмещение опорного и измерительного пучков осуществляют под углом у==-%77, где Х - длина волны света, д - поперечный размер меньшего из пуцков, на интерференционную картину накладывают решетку с шагом о =-/2 М, которую ориентируют так, цтобы угол между интерферен. циоными полосами и штрихами решетки был равен углу у, а о величине перемещения судят по смещению муаровых полос. 12 ыходной сигнал фиг,1 фи Составитель ВТехред И. ВересТираж 680митета СССРЖ - 35, Ра 1еское предпри лимова Ппо делам изо шская наб., ятне, г. Ужгор Редактор Г. ВолковаЗаказ 3088/41ВНИИПИ Государственного1 3035, МоскаПроизводственно-полиграфи рректор А. Обручародписноебретеннй и открытийд. 4,5од, ул. Проектная, 4