Устройство для контроля формы поверхности

СОЮЗ СОВЕТСКИХсОциАлистическихРЕСПУБЛИК 1 В 2130 С 5)5 О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВУ М. 36 ьский гос В.Фрунзе Я,В,Водо рственный, с.173.ДЛЯ КОИ РОЛЯ ФОРотносит нике, Ц контрольн изобретен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретениеизмерительной те НЯО 1 б 81169- повышение точности за счет снижения погрешности сканирования. Устройство состоит из лазерного интерферометра с внутренней фазовой модуляцией с модулятором б, схемы сканирования, выполненной в виде двух зеркальных гальванометров 8 и 9, фотоприемника 12 и фазового детектора 14, выход которого электрически связан с модулятором 6. В процессе измерения за счет обратной связи поддерживается постоянная разность оптических длин опорного и измерительного плеч интерферометра, 1 ил.Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля параметров форми поверхносги.Цель изобретения - повышение точности путем снижения погрешности сканирования поверхности.На чертеже представлена блок-схемаустройства.Устройство состоит из лазерного интерферометра с внутренней фазовой модуляцией, выполненного в виде оптическисвязанных лазера 1, микрообъектива 2, свегоделителя 3, обьектива 4, зеркала 5 с модулятором 6 и объектива 7, предназначенногодля оптической связи с контролируемой поверхностью, оптически связанной с светоделителем 3 схемы сканирования.выполненной в виде двух оптически связанных зеркальных гальванометров 8 и 9 с генераторами 10 и 11, последовательносоединенных фотоприемника 12, о тическисвязанного со схемой сканирования, узкополосного усилителя 13, фазового детектора 14 и усилителя 15 постоянного тока,первый выход которого электрически связан с первым входом модулятором 6, генератора 16, выходы которого подключены квторым входам модупятора 6 и детектора14, и индикатора 17, электрически связанного с вторым выходом усилителя 15,Устройство работает следующим образом,Излучение от лазера 1 через микрообьектив 2 и светоделитель 3 проходит в объектив 7 и падает на контролируемуюповерхность 18, полностью освещая ее иобразуя измерительное плечо интерферометра.Вторая часть лазерного излучения со:ветоделителя 3 через объектив 4 поступаетна зеркало 5 и образует опорное плечо интерферометра. Зеркало 5 с модулятором 6эсуществляет внутреннюю фазовую модупяцию лазерного излучения с частотой модуляции порядка нескольких десятковкилогерц и малой амплитудой колебания,Опорный и рабочий волновые фронтыобъединяются. проходя всбратном порядкечерез светоделитель 3, и интерферируютмежду собой, неся информацию о всей контролируемой поверхности. На модулятор 6подается гармоническое напряжение от генератора 16. Электрический сигнал на выходе фотоприемника 12 имеет вид О - ОосозЛ 1 р + - Х2 Л 2 ЛГ(3)30- ;- Х 1 зп щ 1 т,2 Л где )1(-Х 1) - функция Бесселя 1-го поряд Л 35 ка,Для получения максимального сигналаЛпервой гармоники подбирают Х 1" - , при2 Лэтом величина Л (-р-Х 1) достигает своего 40максимального значения.Сигнал с выхода узкополосного усилителя 13 и сигнал с генератора 16 поступают на вход фазового детектора 14, где выделяется разность их фаз.Сигнал с выхода детектора 14 подаетсяна модулятор 6 через усилитель 15 постоянного тока и может быть представлен в вид О,(4) где Ь О - напряжение. поступающее на модулятор 6;К - коэффициент пропорциональности, постоянный для данного модулятора:й - изменение оптической длины опорного плеча.В результате наличия обратной связи зеркало 5 смещается, при этом интерференгде Ос - амплитуда электрического сигналас фотоприемника 12;1 - длина световой волны;ЛЬ - разность оптической длины в пле чах интерферометра;Л - период интерференционной картины в плоскости фотоприемника;Х - модуляционное перемещение интерференционной картины.10 При гармоническом напряжении, пОдаваемом на модулятор 6, модуляционное перемещение имеет видХ = Х 0+ Х 1 зи в, (2)где Х 0 - начальное смещение интерферен ционной картины;Х 1 - амплитуда модуляционного смещения интерференционной картины;в - модуляционная частота;т - время;20 Узкополосный усилитель 13 выделяетсигнал первой гармоники частоты о) генератора 16.Из выражений (1) и (2) следует, что сигнал первой гармоники на выходе узкополос ного усилителя 13 имеет вид(7) Индикатор 17 показывает величину разности оптической длины Л. в плечах интерферометра, а следовательно, и величину изменения оптической длины измерительного плеча дв соответствии с формулой(4),Составитель М. КузнецовТехред М.Моргентал Корректор С.Шевкун Редактор А. Огар Заказ 3306 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ционный минимум все время находится на фотоприемнике 12.При этом разность оптической длины в плечах интерферометра Л. остается величиной постоянной: 5 ЛЕО =+ Ьсопя. (5) где Л Е - разность оптической длины в плечах интерферометра без введения обратной связи, 10В свою очередь, Ьможет быть представлена в виде 15 где д-изменение оптической длины измерительного плеча, которое зависит от формы контролируемой поверхности, высоты неровностей поверхности,Из выражений (5) и (6) следует 20 значение которого соответствует высотепрофиля контролируемой поверхности, Сканирование интерференционной картиныосуществляется с помощью гальванометров8 и 9 с генераторами 10 и 11. Устройство для контроля формы поверхности. содержащее лазерный интерферометр с внутренней фазовой модуляцией, опорный генератор, выход которого подключен к входу модулятора интерферометра, последовательно соединеннйе фотоприемник, оптически связанный с интерферометром, и узкополосный усилитель и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности, оно снабжено схемой сканирования, выполненной в виде двух оптически связанных зеркальных гальванометров с генераторами и установленной между интерферометром и фотоприемником, и фазовым детектором, входы которого подключены к выходам узкополосного усилителя и опорного генератора соответственно, выход электрически .связан. с модулятором интерферометра, а вход индикатора электрически связан с выходом фазового детектора.