Устройство для измерения линейных перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1)5 60189/ ПИСАНИЕ БРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ ПРИ ГКНТ СССР Ф К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи конструкторский институт средств измерения в машиностроении(56) Авторское свидетельство СССРМ 1472754, кл. 6 01 В 9/02, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано длябесконтактного контроля размерных параметров деталей, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей эа Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения положения объекта относительно измерительных фаэ и может быть использовано для бесконтактного контроля размерных параметров деталей.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения положения неподвижных объектов.На чертеже изображена схема устройства.Устройство для измерения линейных перемещений содержит источник когерентного излучения - лазерный излучатель 1, оптическую систему 2 Формирования гомоцентрического пучка, например плоскопасчет измерения положения неподвижных объектов. Светоделитель интерферомера направляет пучок нулевого порядка дифракции и любого другого, сформированные дифракционной решеткой, установленной между системой формирования гомоцент. рического пучка и интерферометром соответственно, на опорный отражатель и на объект, Выполненный в виде дифракционной структуры с периодом, равным шагу дифракционной решетки, модулятор заставляет каждый иэ пучков вторично дифрагировать с образованием новой совокупности пучков, меняя при этом фазу волны в пучках ненулевого порядка дифракции с частотойгетеродинирования. По результатам анализа разности фаз в амплитуде выходного сиг--,нала судят о перемещении, 1 ил,раллельного пучка, интерферометр 3, содержащий светоделитель 4, опорный отражатель 5 и объектив 6, установленные соответственно в опорном и измерительном плечах. На выходе интерферометра 3 последовательно установлены фотопреобразова- тель 7 не менее чем иэ двух фотоприемников, размещенных в области формирования интерференционной картины, ориентированный так, что чувствительная площадка одного из фотоприемников расположена на оси совмещенных плеч интерферометра, фазоанализатор 8 и блок 9 регистрации. Между оптической системой 2 и интерферометром 3 установлена дифракционная решетка 10, ориентированная та 1 г 5 ао 950 ГГ ким образом, что направление распространения нулевого порядка дифракции совмесно с осью опорного плеча интерферометра 3, а любого другого- с осью измерительного плеча, которая совпадает с осью совмещенных плеч интерферометра 3, Между интер. ферометром 3 и фотопреобразователем 7 размещен моцулятор 11, выполненный в я де дифракционной структуры с периодом, равным шагу дифракционной решетки 10, и установленный в плоскости пересечения осей плеч интерферометра 3 перпендикулярно оси опорного плеча, Положение обьекта 12 определяет структуоу интерференционной картины,Устройство работает следующим обоаПучок света от лазерного излучателя 1 формируется оптической системой 2 в плсскопараллельный пучок, который проходит через неподвижную дифракционную реше тку 10 и расщепляется на несколько пучков с Осями, соответствующими направлениям дифракционных максимумов. Образовавшиеся пучки подаются в интерферометр 3, светоделитель 4 которого направляет пучок нулевого порядка дифракции на опорный отражатель 5, а пучок (пучки) любого другого порядка дифракции - через обьектив 6 на объект 12. Так формируются опорное и измерительное плечи интерферометра 3,В обратном ходе пучки, отраженные о отражателя 5 и объекта 12, вторично проходят светоотделитель 4 и совмещаотся друг с другом под теми же углами, что и после дифракции на неподвижной решетке 10, Модулятор 11 с дифракционной структурой, выполненный, например, в виде движущеися дифракицонной решетки и помещенный в плоскости пересечения опорной и измерительной осей интерферометра, с одной сто, роны заставляет каждый из пучков вторично дифрагировать с образованием новой совокупности пучков, а с другой меняет фазу волны в пучках ненулевого порядка дифракции с частотой ЧдстотОЙ гетеродинирования), пропорциональной скорости движения дифракционной структуры пог,ерек направления падающего луча, Период этой структуры выбирается равным шагу неподвижной дифракционной решетки 10, изза чего пучки., образовавшиеся в результате вторичной дифракции, имеют те же направления распространения, что и после первичной дифракции на решетке 10, Поэтому за модулятором 11 вдоль опорной оси интерферометра 3 совмещаются нулевой порядок. опорного пуска и 1-й порядок измерительного пучка, а вдоль измерительной оси интерферометра 5 15 О 0 ) 30 35 л 0 45 3 совмещаются нулевой порядок измери. тельного пучка и -й порядок дифракции опорного пучка. Это обеспечивает автома. тическое совмещение опорного и измерительного пучков под нулевым углом на выходе модулятора 11, что необходимо для реализации принципа действия устройства прототипа, и непрерывную модуляцию интерференционной картины даже при неподвижном обьекте 12,Для правильной работы фотопреобразователя 7 пространственная структура модулятора 11 не должна искажать сферический волновой фронт измерительного пучка. Поэтому фотопреобразователь 7, расположенный за модулятором 11, ориентирован по оси измерительного плеча интерферометра 3. В направлении этой оси, являющейся осью нулевого порядка дифракции измерительного пучка, фронт измерительной волны проходит дифракционную структуру, не искажаясь,плоский волновой фронт дифрагировавшего опорного пучка, совмещаясь с неискаженным сферическим фронтом недифрагировавшего измерительного пучка, образует на входе Фотопреобразователя 7 кольцевую интерференционную картину с радиальным движением колец при работе модулятора 11, Фотопреобразователь 7 преобразует изменившееся распределение Освещенности этой картины в два переменных электрических сигнала с частотой, равной для неподвижного объекта - частоте гетеродинирования, для движущегося объекта - частоте гетеродинирования с частотной допплеровской добавкой, и разностью фаэ, пропорциональной положению обьекта 12 относительно точки фокусирования из. мерительного пучка, принимаемой за базовую точку отсчета в пространстве обьекта 12, Эти сигналы подаются на фазонализатор 8, преобразующий разность Фаз в амплитуду выходного сигнала, которая регистрируется блоком регистрации 9,Формула изобретения Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее последовательно установленные источник когерентного излучения, оптическую систему Формирования гомоцентрического пучка, интерферометр, включающий отражатель и обьектив, установленные соответственно в опорном и измерительном плечах, и последовательно подключенные фотопреобраэователь не менее чем лэ двух Фотоприемников, установленных в Области формирования интерференционной картины и ориентированных так,что чувствительная площадка одного иэ Фотоприемников расг 1 б 5 РЯ 09 Составитель В.КлимоваРедакторМ .Циткина Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк Подписноезобретениям и открытиямРаушская наб. 4/5 при ГКНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент".Ужгород, ул,Гаг рина 10 положена на оси совмещенных плеч интер. ферометра, фазоанализатор и блок регистрации, отличающееся тем. что, с целью расширения функциональных возможно- стел за счет измерения положения неподвижных обьектов, оноснабжено дифракционной решеткой, установленной между системой формирования гомоцентрического пучка и интерферометром, ориентированная так. что направление растространения нулевого порядка дифракаказ 1765 Тираж 390ВНИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, Жции совмещено с осью опорного плеча ин.терферометра, а любого другого - с осью измерительного плеча, которая совпадает с осью совмещенных плеч интерферометра, и 5 модулятором, установленным в плоскостипересечения осей плеч интерферометра перпендикулярно оси опорного пгеч,. и выполненным в виде дифракционной структуры с периодом, равным шагу 10 дифракционной решетки.