Способ измерения перемещения объекта и устройство для его осуществления

сооз советских ЦИАлистичесни СПУБЛИНе евызван связана с мерои 5, мерь 1 5 вместе с эл торая опПо одну сментами,меры, ускубик 6,рой 5 и ески торону обеспе ановле вающими освешение лчтельный светоде ки связа ой призь емник ами ныи с мей 4 и первым7 и 8, устаоптичееркальфотопр вторым новленными за ую сторону меры 5 ки связанные с неи установ первая 1 и 12,По др ны оптичфазовые пластинки 9второй отражателиоприемник 13,осуществляется сле втор ервый же фо Спосо фК 1 Щ разом,Освещают одшетки двумями, Причем у и точ же учас 1 оклимирояаннь 1 мп пучмежл, кучклмп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпф иВОБР 1 Гениям и ОтнРытиямПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИ 4 ЕТЕЛЬСТ(71) Институт электроники АН Б(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к кно-измерительной технике и можиспользовано для определения лных перемещений. Целью изобретявляется повышение точности изния эа счет исключения ошибки,Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к способам и устройствам, использующим"муаровые и интерференционные полосы для отсчета линейных перемещений,Цель изобретения - повышение точности отсчета величины перемещения объекта с помощью меры ( дифракционной решетки) эа счет исключения ошибки, вызванной непрямолинейностью движения меры при ее угловых перекоНа чертеже представлена схема устройства для осуществления способа,Устройство содержит оптически связанные и установленные друг эа другом лазер 1, коллиматор 2 свето- делитель 3 и зеркальную призму 4; коной непрямолинейностью движения мерыпри ее угловых переносах. Для этогомеру одновременно с первым пучком когерентного излучения освещают вторымлучком, направленным к первому подуглом, равным удвоенному углу дифракции выделяемых порядков, складываютвыделенные однопорядковые максимумыпо амплитуде и путем счета интерференционных полос при смещении мерыизмеряют перемещение объекта, Формирование второго пучка осуществляютсветоделителем, установленным междуколлиматором и зеркальной призмой,а регистрацию картины полос - третьимфотоприемником, оптически связаннымс мерой, 2 с, п, ф-лы, 1 ил,1518666 25 30 равен удвоенному углу выделяемого порядка дифракции Например, если необходимо вьщелнть дифрагированные пучки первого порядка, т,е. ц,= Ч, то угол между осВещающими пучками (-а,+с 1)1=2Далее выделяют однопорядковые дифракционные максимумы Б, и Б с образованием первой системы интерференционных полос, а 1 О также порядки с тем же номером, но противоположные по знаку Б, и Бкоторые после оборачивания волнового фронта на 180 складывают по амплитуде на соседнем участке меры с обра эованием второй системы интерференционных полос, Известно, что цена интерференционной полосы для одно- растровой схемы находится иэ выражения-/ш,20 где (.(.( - шаг решетки;(Р-С 1) 1, р, ( - порядки дифр акции. Например, если пучки падают на решетку под углом Ы = ч,тои Ы1-,-1) 2Вторая система интерференционных полос образуется пучками тех же порядков, но угол падения их на решетку будет в два раза больше, чем в схеме прототипа, что соответствует второму порядку дифракции, Поэтому Ы Од 35ю Ежа е ючем 2 1(2-(-2) 8 Дополнительный коэффициент 2 в знаменателе появляется за счет сложе ния на втором участке тех же пучков,которые разделились на первом участке, а следовательно, получают удвоенное приращение фазы оптических сигналов при смещении решетки,Далее обе сформированные системы45интерференционных полос считывают сполучением импульсов фототока, по числу которых определяют величину перемещения ди(фракционной решетки, Причемпо первой интерференционной картиневедут "грубый" отсчет с ценой импульса ,= ( /2 а по второй - "точный"с ценой импульса Г= ы /8,По сравнению с прототипом, где 1= о./4 предлагаемый способ имеет в 2 раза большую точность при прочих равных условиях и инвариантен угловым перекосам меры Особенность способа состоит в томчто в общем случае углы паденияначальных пучков на решетку могутбыть не равны друг другу, т,е, 1- о(1+,(, а равны своемувыделяемомупорядку дифракции, Следовательно,меняя углы падения начальных пучковЬ, и Би устанавливая их в заданнойкомбинации, можно легко переналаживать схему и добиваться нужной ценыинтерференционной полосы.Устройство работает следующим образом,Монохроматический пучок от лазе"ра 1 формируется коллиматором 2 ипадает на светоделитель 3, Прошедшийсветоделитель 3 пучок направляетсязеркальной призмой 4 иа меру (дифракционную решетку) 5, а отраженный не"посредственно от светоделителя пучокнаправляется на тот же участок меры 5, Результатом взаимодействия двухпучков Б, и .Б при выполнении условия (-Ы,+ И )=2 с, является возникновение гервой интерференционной кар(тины Б, Б с ценой полосы с,= и /ш,которая считывается фотоприемником 13,Вторая пара однопорядковых максимумов Би Б, пройдя фазовые пластинки 9 и 10, отразившись соответственноот отражателей 11 и 12 и получив приэтом разворот волнового фронта нао180 , падает на соседний участок ме(1ры 5. Угол между пучками Б, и Б,составляет 4, Результатом их вза-имодействия с мерой является возникновение второй интерференционной картины Б Б с ценой полосы с,=ы/4 шкоторая посредством зеркальной призмы 4 и светоделительного кубика Ьнаправляется на считывающие фотоприемники 7 и 8,При движении меры 5 интерференционные полосы в обеих картинах перемещаются, регистрируются Фотоприемниками и по их числу определяют величину смещения меры и связанного сней объекта, Период интерференционныхполос стабилен, непрямолинейностьдвижения объекта и меры не вноситошибки в измерения при углах перекоса 1 с Ы,формула изобретения 1, Способ измерения перемещенияобъекта, заключающийся в том, чтозакрепляют меру на объекте, освеща1518666 Составитель В.Бахтинедактор И,Касарда Техред Л,Сердюкова Корректор Э,Л чак Заказ 6596/НИИПИ Г Тираж 6 Подписно о изобретениям и открытиям при ГКНТ СС35, Раушская наб., д. 4 /5 осударственного комитет 113035, Москва, роиэводственно-иэдательскии комбинат "Патент", г.Ужгоро Гагарина,10 ют ее коллимированным пучком света,выделяют однопорядковые дифракционные максимумы, одновременна складывают их по амплитуде на соседнем участке и оборачивают волновой фронт нао180 , регистрируют интерференционныеполосы, считывают их при движениимеры и по числу полос определяют величину перемещения, о т л и ч а ю -ш и й с я тем, что, с целью повыпения точности измерения, одновременнос освещением меры основным пучком освещают ее дополнительным пучком, направленным к основному под углом,равным удвоенному углу дифракции выделенных порядков,2, Устройство для измерения перемещения объекта, содержащее источниккогерентного излучения, расположенные по ходу излучения коллиматор,зеркальную призму, меру, предназначенную для крепления на объекте, расположенные по направлению однопорядковыхдифракционных максимумов первую фазо 10 вую пластинку и первый отражатель, ивторую фазовую пластинку и второй отражатель, и расположенные в выходномпучке первый и второй фотоприемники,отличающееся тем, что,5 с целью повьпцения точности измерения,оно снабжено светоделителем, размещенным между коллиматором и зеркальной призмой, и третьим фотоприемником,оптически связанным с мерой,