Компаратор для линейного измерения концевых

0.111,1971 ( 1640168/25-28) с присоединением аявки1 риорите Комитет по делая обретений и открытий ри Совете Министров СССР, Д. Свердличенк аявител НЕЙНОГО И МЕР ДЛИНЫ КОМПАРАТОР ДЛ НИЯ КОНЦЕВЫХ те дробных долеи порядка интерферен грешность измерения порядка интерф составляет + 0,05 полосы (наилучш ность) и является определяющей при 5 ции меры, Кроме того, из-за паденияста интерференционной картины, при зовании лампы с изотопом криптона интерферометре Кестерса может быть вана мера длиной не более 250 мм (б 10 мещения относительного зеркала), чтничивает пределы измерения. цти поеренции ая точ- аттеста- контраиспольКг 86 на аттестоез перео ограПредла известног 5 ности и снабжен блюдения зрения на метра, вы 0 плоскости интер феро пол ожени и интерпо ции, уста 5 раивып ной в пл терфером электрнче электриче 0 ных усилИзобретение относится к линеиным измерениям и может быть использовано для абсолютных измерений концевых мер длины методом совпадения дробных долей порядка интерференции, а также для компарирования концевых мер между собой тем же методом.Известен компаратор для линейного измерения концевых мер длины, содержащий интерферометр Кестерса. Интерферометр содержит эталонный источник света, имеющий несколько спектральных линий; осветитель, поочередно выделяющий каждую линию и дающий пучок параллельных линий; расщепитель светового пучка - призму Кестерса; плоскую пластину, притираемую к поверяемой концевой мере; относительное зеркало; выходной объектив интерферометра; отсчетную сетку и окуляр. В известном компараторе в поле зрения наблюдательной системы одновременно видны две интерференционные картины. Одна образована пучками, отраженными от середины зеркала и от конца меры, а другая - пучками, отраженными краями зеркала и пластиной, Отсчитав смещение одной картины по отношению к другой в долях интерференционной полосы для нескольких известных длин волн света, можно по номограммам определить точный размер концевой меры, если он был известен приблизительно (с погрешностью + 2 мкм). Однако при визуальном отсчегаемый компаратор отличается от о тем, что, с целью повышения точасширенпя пределов измерения, он диафрагмой для раздельного наинтерференционных картин в поле блюдательной системы интерферополненной в виде установленного в изображения выходного объектива метра непрозрачного экрана с расыми в шахматном порядке окнами, лятором долей порядка интерференновленным на выходе интерферометолненным в виде щели, расположеноскости изображения объектива инетра, и установленных за щелью ски связанных между собой фото- ского преобразователя, избиратель:телей, синхронных детекторов, отсчетного устройства, генератора, умножителя частоты и интерференционного модулятора.На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого компаратора.Предлагаемый компаратор содержит интерферометр Кестерса, состоящий из источника 1 эталонного излучения, который излучает свет, содержащий несколько спектральных линий (например, лампа с изотопом Кг 86); осветителя 2; светоделительной призмы Кестерса 3; плоской пластины 4, притираемой к одному из концов поверяемой меры 5, (мера 5 и пластина 4 служат основным зеркалом интерферометра); относительного зеркала б, установленного на интерференционном модуляторе 7, и выходного объектива 8 интерферометра. В плоскости изображения объектива 8 установлена разделяющая диафрагма 9. Компаратор содержит также интерполятор долей порядка интерференции в виде щели 10, расположенной в плоскости объектива 8; фотоэлектрического преобразователя 11, установленного за щелью 10; двух избирательных усилителей 12 и 13, настроенных соответственно на первую и вторую гармонику модулирующей частоты; синхронных детекторов 14 и 15, сигнальные входы которых соединены соответственно с выходами усилителей 12 и 13, а входы опорных напряжений связаны, соответственно с выходами генератора (б модулирующего напряжения и умножителя 17 частоты. Выходы синхронных детекторов 14 и 15 соединены со входами отсчетного устройства 18, в качестве которого может быть использован осциллограф с двумя идентичными каналами отклонения по осям Х и У или аналогоцифровой преобразователь. В интерполятор входит также интерференционный модулятор 7,Свет от эталонной лампы через конденсор, монохроматор и коллиматор осветителя 2 поступает в виде параллельного пучка на светоделительную призму Кестерса 3, Разделенные пучки падают на концевую меру 5 с притертой пластиной 4 и на относительное зеркало, отражаются и, возвратившись в призму 3, интерферируют. В плоскости изображения объектива 8 получается интерференционная картина. При одном положении диафрагмы 9 через щель 10 проходит свет только от центральной части интерференционной картины, образованной пучками, отраженными от конца меры 5 и средней части зеркала 6, а при другом положении диафрагмы 9 проходит свет от краев интерференционной картины, образованной пучками, отраженными краями зеркала б и пластиной 4. Световой поток, содержащий информацию о дробной части порядка интерференции на соответствующем участке поля зрения падает на фотоэлектрический преобразователь 11 (ФЭП) и преобразуется в электрическое напряжение. При работе интерференционного модулятора 7, представляющего собой пьезокерамику, смешающую зеркало 6 параллельно самому себе в направлении падения луча, на выходе фотоэлектрического преобразователя появляется переменное напряжение, содержащее первую и вторую гармоники модулирующей частоты 5 видаУ, =1 1,а) з 1 пх з 1 пм 1, (1)/, /,Сг=У 1 г(ай) соз -х соз 2 а 1. (2)где У и У - мгновенные значения 1 и 11 гармоники сигнала;У - амплитуда напряжения на выходеФЭП;15а)1 1 г/. - длина волны света;20 х - дробная часть порядка интерференции;а - амплитуда модуляции;в - частота сканирования.Как видно из выражений (1) и (2) амплитуды гармоник пропорциональны соответст венно4 4 з 1 п, х и с о 8 х/, /,После детектирования синхронным детектором получаются сигналы видаЕ, =Е,з 1 п х,Е, = Е созх,4/,При подаче таких напряжений на входы х иу осциллографа пятно на его экране перемешается по окружности, если изменяется разность хода в интерферометре, и совершает 40 полный оборот при изменении разности ходана длину волны 7, (перемещение зеркала на Х//2). Разделив окружность, описываемую пятном на экране осциллографа, на и частей (например, на 100), можно уверенно отсчитывать 45 дробные части порядка интерференции с поигрешностью + - (т, е. 0,005 полосы). После2установки поверяемой меры 5 с пластиной 4 оператор подбирает необходимый угол клина 50 в одной из длин волн, излучаемых лампой 1,поворотом зеркала. Затем подается на модулятор 7 напряжение от генератора 16 с амплитудой, соответствующей оптимальным соотношениям содержания первой и второй гармо ник в сигнале с ФЭП, Для каждой длиныволны эти амплитуды могут быть определены однократно. Разделительную диафрагму 9 устанавливают так, чтобы свет попадал в щель 10 ФЭП через среднее окно диафрагмы 60 и по осциллографу отсчитывают дробнуючасть порядка интерференции. Затем смещают диафрагму 9 так, чтобы в щель 10 попадал свет через крайние (нижние) окна диафрагмы 9, снова отсчитывают дробную часть порядка 65 интерференции. Эту операцию повторяют воСоставитель Лобзова орректор Н. Аук аксиме актор екред Т. Курил Заказ 200214ЦНИИПИ Ко Изд. Мо 570 Тираж 755 Подписитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Тип огра р. Сапунова всех длинах волн эталонной лампы. Потом находят разности дробных для каждой длины волны и после введения поправок на температуру, показатель преломления воздуха и другие показатели по номограммам находят точный размер поверяемой меры. При больших разностях хода сигнал падает настолько, что из-за шумов можно отсчитывать доли порядка интерференции с погрешностью +0,01 поСлосы (0,005 Л) при разности хода -1-500 мм в свете эталонной лампы с изотопссм Кг 86,Для работы может быть применен любой из известных интерполяторов должей порядка интерференции при условии применения разделяющей диафрагмы. Диафрагма может быть помещена не только в плоскости изображения выходного объектива интерферометра, но и перед референтным зеркалом, перед или после разделяющей пластины и т. д. Предмет изобретенияКомпаратор для линейного измерения концевых мер длины, содержащий интерферометр 6Кестерса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерения, он снабжен диафрагмой для раздельного наблюдения интер ференционных картин в поле зрения наблюдательной системы интерферометра, выполненной в виде установленного в плоскости изображения выходного объектива ннтерфеоометра непрозрачного экрана с расположенными в шахматном оряде окнами, и интерполятором длей порядка интерференции, установленным на выходе интерферометра и выполненным в виде 15щели, расположенной в плоскости изображения объектива интерферометра, и установленных за щелью электрически связанных между собой фотоэлектрического преобразователя, 20 избирательных усилителей, синхронных детекторов, отсчетного устройства, генератора, умножителя частоты и цнтерференционного модулятора.