Интерферометр

СООэ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК гг 9) ( )г 5) 6 0 2 700 1 В 9/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕ ИЯ ЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМУ С Изобретение относится к измеритель- . объекта и деформируемая совместно с н ной технике. к измерению деформации Интерференцис нная картина образуетс твердых тел. результате взаимодействия опорного пучкаИзвестно устройство для бесконтакт- и одного из ненулевых максимумов дифракного измерения деформации, состоящее ционной решетки.вам из лазсра и оптической системы для форми- С помощью этого устройства можно изрования двух коллимированных световых мерить деформации в плоскости поверхнопучков, освещающих. закрепленную на сти объекта, а также поворот поверхности поверхности исследуемого обьекта диф- объекта как жесткого целого. ракционную решетку, расположенную пер- Недостатком такого интерферометпендикулярно биссектрисе угла между ра является невозможность раздельно- С) освещающими пучками, снабженное опти- го измерения деформации на исследуемой С) ческим частотным модулятором, фотопри- поверхностииговоротаобъектакакжесткоемным блоком и электронным фазометром. го целого, поскслькуоба видадеформирова-фЪъ,фНедостаткомэтогоустройстваявляется ния обьекта приводят к качественно сложность оптической схемы, а также необ- одинаковым измерениям картины интерфеходимость применения фотоэлектронных ренционных полос. преобразователей. Целью изобретения являетсяИзвестен двухлучевой интерферомвтр, ние надежности измерения дефор в одно плечо которого помещена отража- счет исключени изменения интер тельная дифракционная решетка, эакреп- онной картины в результате угло ленная на поверхности исследуемого щения обьекта. им, я в повыше маций за ференци вого сме(71) Самарский авиационный институт им. акад. С.П,Королева(57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению деформаций твердых тел. Цель изобретения - повышение надежности измерения деформаций за счет исключения изменения интерференционной картины в результате углового смещения объекта, В направлении одного из ненулевых максимумов дифракционной решетки установлено полупрозрачное зеркало для сведения интерферирующих пучков и регистратор интерференционной картины, состоящий из матового экрана и наблюдательного микроскопа, Интерференционная картина формируется в результате взаимодействия одного из ненулевых максимумов дифракционной решетки и ее нулевого максимума. Поворот поверхности обьекта как жесткого целого приводит к повороту обоих интерферирующих пучков практически на один и тот же угол, поэтому интерферометр реагирует лишь на деформации в плоскости поверхности объекта. 3 ил,На фиг.1 изображена оптическая схемайнтерферометра; на фиг.2 - картина интерференционных полос на экране интерферометра: на фиг.З - схема, поясняющаяобразование интерференционной картины.Интерферометр для бесконтактного измерения деформаций (фиг.1) состоит из лазера 1, коллиматора 2, светоделителя 3,отражательной решетки 4, закрепленной наисследуемом объекте 5, полупрозрачногозеркала 6 и регистратора интерференционной картины, состоящего из матового экрана 7 и наблюдательного микроскопа 8.Лазер 1, коллиматор 2, светоделитель 3 идифракционная решетка 4 расположенывдоль оптической оси, перпендикулярнойотражательной решетке 4. Регистратор интерференционной картины и полупрозрачное зеркало 6 установлены в направленииодного из ненулевых максимумов отражательной дифракционной решетки 4, причемзеркало 6 установлено в точке пересеченияинтерферирующих пучков, один иэ которых -нулевой максимум дифракционной решетки, отраженной от светоделителя 3, а второй - один из ненулевых максимумов,Нормаль к поверхности зеркала б совпадаетс биссектрисой угла между интерферирующими пучками.Интерферометр работает следующимобразом,Луч лазера 1 (фиг.1), пройдя через коллиматор 2 и светоделитель 3, попадает наотражательную решетку 4, закрепленную наисследуемом объекте 5. Нулевой максимумдифракционного излучения, отразившисьот решетки 4, в обратном направлении, попадает на светоделитель 3 и делится на двапучка, один из которых 9 попадает затем наолупрозрачное зеркало 6. Отразившись отзеркала б, пучок 9 освещает матовь 1 й экран 7.Первый (или любой ненулевой) дифракционный максимум 10 отраженного отрешетки пучка излучения проходит черезполупрозрачное зеркало 6 и попадает наматовый экран 7, где в результате интерференции 9 и 10 образуется интерференционная картина, наблюдаемая через микроскоп8. С помощью светоделителя 3 и полупрозрачного зеркала б оптическая схема юстируется таким образом, чтобы угол междупучками 9 и 10 был близок к нулю,Направление распространения дифракционных максимумов излучения, отраженного от решетки 4, или углы дифракции (где й " 1.2,3,.) оп редел я ются из условия:з 1 прй = ЙАЬ, где М - номер дифракционного максимума,Л - длина волны излучения лазера;Ь - период дифракционной решетки.При интерференции двух коллимиро 5 ванных световых пучков, направленных подуглом друг к другу (пучки 9 и 10, фиг.1) наэкране 7 возникает интерференционнаякартина, представленная на фиг.2, Ширинаполос интерференции на экране б опреде 10 ляется выражением В =:А/2 о),(2) где В - ширина интерференционной поло 15 сы;2 м угол между интерферирующимилучами или угол интерференции (фиг.З).Формула справедлива для углов йАблизких к нулю.20 При деформировании объекта 5 совместно с ним деформируется отражательнаярешетка 4, т,е. изменяется период дифракционной решетки (Ь). Это приводит к изменению углов дифракции ( р) и угловинтерференции (2 о.Вследствие этого изменяется ширинаинтерференционных полос на экране 7, Таким образом, через изменение шириныполос интерференции определяется деформация исследуемого объекта.При повороте объекта как жесткого целого на малый угол 0 нулевой максимумповорачивается на згог же угол, а интерферирующий с ним максимум ненулевого порядка поворачивается на угол ( Ь),приближенно равный А =О/сов ч длямалых угол дифракции ( рг8 ), можносчитать, что Ь = О, т.е, угол интерферен 40 ции(2 в) остается практически неизменным,и интерференционная картина, наблюдаемая на экране 7, практически не изменяется,Таким образом, оптическая схема нечувствительна к провороту объекта какжесткого целого, что дает воэможность непосредственно измерить деформации в плоскости поверхности объекта,Оптическая схема отличается простотойи широкими пределами измерений, информация о состоянии исследуемого объектапредставляется в виде, удобном для обработки, отсутствие сложных фотоэлектронных схем делает возможным использованиепредлагаемого устройства при воздействииэлектромагнитных полей и в условиях непостоянного внешнего светового фонаФормула изобретенияИнтерферометр, содержащий источниккогерентного излучения, посл,.овательно1749700 Фиг 5 Составитель В,КлимоваТехред М.Моргентал К ор Э.Лончако едактор Н.Гунь аказ 2587 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 енно-издательский комбинат "Патент"; г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 Произ расположенные по ходу излучения коллимэтор, светоделитель, отражатель, предназначенный для крепления на обьекте нормально к падающему излучению и выполненный в виде дифракционной решетки на эластичной подложке, полупрозрачное зеркало для формирования выходного пучка, размещенное в направлении распространения одного из ненулевых максимумов дифракционной решетки, и регистратор интерференционной картины, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности измерения деформаций, полупрозрачное зеркало установлено в точке пересечения направления распространения нулевого максимума, отраженного от светоделителя, с направлением распрост ранения ненулевого максимума и ориентировано таким образом, что нормаль к его поверхности лежит в плоскости распространения пучков и совпадает с биссектриссой угла между направлениями распростране ния нулевого максимума. отраженного отсветоделителя, и ненулевого максимума дифрагированного излучения,