Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСООИАЛИСТИ 4 ЕСНИХРЕСПУЬЛиК А 9) (И 1 у 4 С 01 В 9/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56 У 1 С 0 мери- воль- переия тем ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТП 0 ИЭОЙРЕТЗКИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГНИТ СОСР(54) ИНТЕРФЕРОИЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕН ЛИНЕЙНВХ ПЕРЕИВЩЕНИИ ОВЬЕКТА (57) Изобретение относится к и тельной технике и может быть и зовано для измерения линейных мещений объекта. Цель изобрете повыщеиие точности измерения п 2увеличения числа измерительных плоскостей, образованных измерительными проходами сигнального луча в объеме иитерферометра, Интерферометр содержит основные рефереитный отражатель (РО) 1 с поверхностями отражения (ПО) 2, 3 и измерительный отражатель (ИО) 4 с ПО 5, 6, дополнитель ные РО 7 с ПО 8, 9 и ИО 10 с ПО 11, 12 н расщепители 13 й 14,. Лазерный луч 15 разделяется расщепителем 13 на сигнальный луч 16 и опорный луч 17. Сигнальный луч 16, первоначально отражаясь от ПО 5 основного ИО 4, многократно пересечет объем интерферометрн.внаправлениях 20,1525444 21 и 22. Число измерительных плоскостей и проходов в них устанавливается местоположениями дополнитель"ного РО 7 в направлениях 21 и 22.Число измерительных плоскостей и5 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объекта, 15Цель изобретения - повышениеточности измерения путем увеличениячисла измерительных плоскостей, образованных измерительными проходамисигнального луча в объеме интерферометра,На чертеже изображена принципиальная схема интерферометра.Интерферометр содержит основнойреферентиый отражатель 1.с отражающими поверхностями 2 и 3, основнойизмерительный отражатель 4 с отражающими поверхностями 5 и 6, дополнительный референтный отражатель 7с отражающими поверхностями 8 и 9, 30дополнительный измерительный отражатель 10 с поверхностями 11 и 12отражения и расщепителя 13 и 14.Лазерный луч 15 после расщепителя13 разделяется на сигнальный луч 16и опорный луч 17. Луч 17 расщепителем 14 разделяетсялучи 18 и 19.Направление перемещения отражателей4 и 10 обозначено стрелкой 20, отражателей 1 и 7 - стрелкой 21, а 40отражателя 7 и расщепителей 13 и 14 -стрелкой 22. Поверхности отраженияосновного измерительного отражателя4 ограничены краями 23 и 24, адополнительного измерительного отражателя 10 - краями 25 и 26,Отражатели 1 и 4 установленытак, что их прямые двугранные углымежду отражающими поверхностями 2 и3, 5 и 6 обращены друг к другу, абиссектрисы этих углов параллельныи смещены одна относительно другойв направлении 21.Отражатели 7 и 10 расположенытак, что обе их вершины находятсяна ребре отражающей поверхности 3или 6 соответствующих отражателей 1и 4 и ориентированы таким образом,что плоскости, перпендикулярные попроходов в них устанавливается местоположениями дополнительного РО 7 внаправлениях 21 и 22, основного РО1 в направлении 21 и расщепителейв направлении 22. 1 ил. верхностям 8 и 9, 11 и 12, ортогональны плоскости, перпендикулярнойповерхностям 2, 3, 5 и 6. Кроме того, отражатель 7 перемещен относительно отражателя 10 в направлении22, Расщепители 13 и 14 установленымежду отражателями 4 и 7, их светоделительные поверхности параллельныповерхностям 9 и 12 отражателей 7и 10, Сигнальный луч 16 после расщепителя 13 направлен на поверхность5 отражателя 4 параллельно направлению 20. Он пересекает пространствомежду отражателями 1 и 4 в направлении 20 четыре раза и, последовательно отразившись от поверхностей12 и 11 отражателя 10, пересекаетукаэанное пространство в обратномнаправлении, но в параллельной плоскости, направляясь в отражатель 7.Так как отражатель 7 перемещен относительно отражателя 10, то сигнальный луч, отражаясь последовательноот поверхностей 9 и 8; а эатем -5, 6, 2, 3, 6, 5, 3, 2, снова достигает отражателя 10. Теперь ходсигнальною луча в отражателе 10противоположен предыдущему и направлен от поверхности 11 к 12, а впространстве отражатадей 1 и 4 междуповерхностями 2, 3, 5, 6, 3 2, 5, 6Далее сигнальный луч, отражаясь от поверхностей 8.и 9 отражателя 7 и проходя через расщепитель 14, образует два интерференционных поля с опорными лучами 18 и 19. Таким образом, в интерферометре сигнальный луч образует двадцать дискретных измерительных проходов, которые пространственно распределены в четырех параллельных плоскостях. Расстояние Й между измерительными плоскостями равно проекции иа плоскость, перпендикулярную поверхностям 1 1 и 12, расстояние между биссектрисами прямых углов отражателей 7 и 10 устанавливаются смещением отражателяСоставитель Л,ЛобэоваТехред М. Ходанич Корректор И.Муска Редактор Н,Горват Заказ 7208/32 Тираж 683 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 5 152544 7 в направлении 22, Количество измерительных плоскостей п в интерферометре должно быть целым и четным числом, которое определяется иэ отноЬ5 шения и- , где Ь - расстояние между краями 25 и 26 отражателя 1 О. Числоизмерительных проходов ш в каждой измерительной плоскости равно ша- + 1, где а - расстояние между краями 23 и 24 основного измерительного отражателя 7, 1 - установленное расстояние между биссектрисами пря" мых углов основных отражателей 1 и 4 в направлении 21. Расстояние от биссектрисы отражателя 7 в направлении 22 до измерительных проходов сигнального луча между поверхностями 13 и 20 5, 9 и 14 равно соответственной д(и + 1) 2 и (и) - , а расстояние от биссектрисы отражателя 4 до измерительного прохода 13 и 5 в направлении 21 равно (ш - 2)-. Эти величины2определяют пространственное местоположение расщепителей 13 и 14 в объеме интерферометра. В представленном интерферометре сигнальный луч образует 1 с измерительных проходов, опреа Ь деляемых величиной сш и=(-+1)-.1 й Перемещая отражатели 4 и 1 О в направлении 20 на величину/к, где Э - длина волны лазерного излучения в среде, разность хода между сигнальным и опорным лучами на выходе интер ферометра изменяется на Ъчто приводит к изменению светового потока на один период в интерференционном поле. Следовательно, перемещение отражателей 4 и О определяется по формуле: 2КЪ/1, где Н - порядок интерференции, Таким образом, изменение целой части числа Н происходит при перемещении отражателей на расстояние Ъ /к, что определяет точность измерений. 4 6Формула изобретенияИнтерферометр для измерения линейных перемещений объекта, содержащий предназначенный для связи с объектом измерительный и референтный отражатели с двумя взаимно перпендикулярными поверхностями отражения и два расщепителя, отражатели установлены так, что биссектрисы углов между их поверхностями отражения параллельны направлению перемещения измерительного отражателя, расщепители установлены так, что их светоделительные поверхности параллельны одна другой, а референтный отражатель установлен с возможностью перемещения в направлении, параллельном плоскости, перпендикулярной поверхностям отражения, н перпендикулярном направлению перемещения измерительного отражателя, о т л И ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен дополнительными предназначенным для.свяэи с объектом измерительным и референтным отражателями с двумя вэаимно перпендикулярными поверхностями отражения, установленными так, что биссектрисы углов между их поверхностями отражения параллельны направлению перемещения измерительного отражателя, плоскости, перпендикулярные их поверхностям отражения, перпендикулярны соответствующей плоскости основных отражателей, а обе их вершины находятся на ребре отражающей поверхности соответствующего основного отражателя, расщепители расположены между дополнительными референтным и основным измерительным отражателями так, что их светоделительные поверхности параллельны соответствующим поверхностям дополнительных отражателей, а дополнительный референтный отражатель и расщепители установлены с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направлениям перемещения основных измерительного и референтного отражателей.