Способ измерения линейных перемещений в оптико-электронных измерительных системах с интерференционной модуляцией

446744 Оп ИСАНИЕИ ЗОБРЕТЕ Н ИЯИ ее В 3 ОРСКОМУ СВИДИбЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(32) Приоритет -Опубликовано 15,10.74. БДата опубликования опи Государственный камите Совета Министров СССР по делам изобретений летень М 3открь ппя 12,08. 72) Авторыизобретен овалев, Н. Ф. Никитенко, Е. А. Скурко и Ю, Н. Шестопалов Заявптел Новочеркасский орденаполитехнический инст зудового Красного Знамени т им. Серго Орджоникидзе(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙВ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХС ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ 1относится к измерительной Изобретениетехнике.Известен способ измере мещений в оптико-электро внтерференционной модул щийся в том, что о величи дят по относительным пар второй гармоник модулир ния. йных переистемах с заключаюещения супервой и напряжения лине нных с яцией, не перез аметрам ующего Устройство, реализующее известный способ, содержит двухлучевой интерферометр с подвижныьм отражателем, модулятор света с источником модулирующего напряжения, фотоэлектрический преобразователь, два избирательных усилителя перемепного тока, настроенных на частоту первой и второй гармоник, вычитатель, ревврсивный счетчик интерференционных полос.Недостатком известного спосооа является невысокая точность измерений.Предлагаемый способ отличается от известного тем, что для повышения чувствительности в качестве параметра, по которому судят о величине перемещения, принимают разность фаз между напряжением удвоенной частоты ,модуляции и разностью между напряжениями второй гармоники и сдвинутым на 90 напряжением первой гармоники удвоенной частоты.С целью повышения точности измерений предлагаемое устройство снабжено двумя удвоителями частоты, фазовращателсм, и фазокзмерптельным устройством, причем вход одного пз удвоителей частоты электрически соединен с выходом избирательного усилителя, 5 настроенного на частоту первой гармоникимодулпрующего,напряжения, а выходом - с фазовращателем, подключенным к одному из выходов выключателя, второй вход которого подключен к избирательному усилителю, на строенному на частоту второй гармоники модулирующего напряжения, а выход - к одному из входов фазоизмерительного устройства, соединенного электрически со входоьм реверсивного счетчика интерференционных полос, 15 вход второго удвоителя частоты подключенк источнику модулирующего напряжения, а выход - к другому входу фазоизмерительного устройства.На чертеже приведена схема предлагаемо го устройства, реализующего предлагаемыйспособ.Устройство включает двухлучевой интерферомстр 1 с интерференционнои модуляцией, фотоэлектрический преобразователь 2, изби ратсльный усилитель 3 первой гармоники, избирательньш усилитель 4 второй гармоники, первый удвоитель 5 частоты, фазовращатель 6, вычитатель 7, фазоизмерптельное устройство 8, второй удвоитель 9 частоты, источник зо 10 модулируемого напряжения.15 3При измеронии очень малых линейных перемещений световой поток, полученный на выходе двухлучевого интерфаросметра 1 с интерференционной модуляцией и несущий информацию о перемещении, преобразуют фотоэлектрическим преобразователем 2 в сложный модулированный электрический сигнал, из косторого избирателыньгми усилителями 3 и 4 выделяют соответственно электрические сигналы первой и второй гармоник модулирующего напряжения.Сигнал первой гармон 14 ки4 л01= Уггг 151 п -Лхзгп 11 удваивают при помощи удвоителя 5 частоты. При разложении в ряд функции, осписывающей напряжение, имеют электрический сиг,нал 4 л 4У = Ыгг, згп -- Лх - 1/ггг,л л л4 о усоо 2 иС соо 4 ооС сообиСЛ Х 1335 57яиз которого выделяют сигнал только удвоенной частоты4 4 лУ = - Ут 31 п -- Лх з 1 п 201.3 ЗлЛ,После удвоения частоты сигнал У, сдвигают по фазе на 90 фазовращателем 6 и на еговыходе получают напряжвниеУ 4= У,д 4 Я 1 п Лх з 1 п 2 о 1,4 лЭто бпапряжение при помощи вычитателя7 сравгнивают с сигналом второй гармонвки4 лУ 5= гг,5 сов -- Лх сов 2 в,ополученным при полощи избирательного усилителя 4. На выходе вычитателя 7 получаютна,пряжение4 л76 = бс 4 - бг 5 = б-с б,з 1 П - Лх з 1 п 2 (вг -- СI,5 - соэ -- Л сов 2011 = Уггг 5 соз(2 нов4 л- Л)4 л4 лФазовый утол ЛФ - , Лх электрическогоЛсипнала У 5 несет информацию о лине 14 ном перемещении Лх. Для получения этой информации в цифровой форме используют фазоизмерительное устройство 8, разрешающая способность которого определяет точность измерения линейных перемещений. В качествеопорного сигнала фазоизмерительного устройства 8 используют напряжениеУг=У,г сов 2 Ы,полученяое при помощи удвоителя 9 частотыиз электрического сигнала на выходе генератора 10 модулирующего напряжения.В процессе измерения очень малых линей 20 25 30 35 40 45 50 4ных перемещений в двухлучевом интерферометре 1 измеряется оптическая разность хода лучей Лх и, следовательно, и угол сдвига фазЛФ 4 л Лмежду напряжением У, на выходе вычитателя 7 и,напряжением У, на выходе удвоителя 9 частоты. Перемещение подвижного отражателя интерферометра 1 на половину длинны световой волны соответствует изменению угла сдвига фаз от 0 до 360, т. е. одному периоду синусоидального сигнала на выходе вычитателя . Предмет изобретения 1. Способ измерения линейных перемещений в оптико-электронных измерительных системах с интерференционной модуляцией, заключающийся в том, что о величине перемещения судят по относительным параметрам первой и второй гармоник модулирующего напряжения, отличаюгггийся тем, что, с целью повыгпения чувствительности, в качестве параметра, по которому судят о величине перемещения, принимают разность фаз между напряжением удвоенной частоты модуляции и разностью между напряжениями второй гармоники и сдвинутым на 90 напряжением пер. вой гармоники удвоенной частоты.2. Оптико-электронное устройство для реа. лизации способа по п. 1, содержащее двухлу. чевой интерферометр с подвижным отражателем, модулятор света с,источником модулиругощего напряжения, фотоэлектрический преобразователь, два избцрательных усилителя перемс 1 игого тока, настроенных на частоту первой и второй гармоник, вычитатель, реверсивный счетчик интерференционных полос, отгичагощееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено двумя удвоителями частоты, фазовращателем и фазоизмерительным устройством, причебм вход одного из удвоителей частоты электрически сое. дюпен с выходом избирательного усилителя, настроенного на часто 1 у первой гармоники модулирующего,нацряжения, а выходом - с фазовращателем, подключенным к одному из выходов выклгочателя, второй вход которого подключен к избирательному усилсителю, нас строеиному на частоту второй гармсяикн модулируяощего напряжения, а выход - к одному из водов фазоизмерительного устройства, соединенного электрически со входом реверсивного счетчика интерференционных полос, вход второго удвоителя частоты подключен к истсчнику модулирующего наиряжения, а выход - к другому входу фазоизмерительноо го устройства.446744 Сосгавитель В, Климоваактор В. Новоселова Техред Н. Куклина орректор Н, Стельмах Тираж 760о комитета Совета Минпстрозобретеннй и открьтий5, Раушская наб., д. 4/5 каз 2760ЦНИ зд.1094ударственногпо делам и1 осква, Жписное ОТ, Загорский фил