Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцивлистическикРеспублик 11974112(21) 3 285227/25(22) Заявле с присоедин 1 8.05 нием заявки М 6 01 Б 902 сударственныи комитет СССР о лелам изобретений и открытий.К.Чехович Институт электроники ЛН Белорусск аявител 54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ИЗЛ 1 ЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЬЕКТА ызывает н размеров л 5 изменных о 30Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения длины и линейных перемещений объектов.Известен интерферометр типа Майкельсона для измерения линейных перемещений объекта с изменяемой оптической разностью хода, содержащий подвижную каретку, светоделитель, компенсирукщую пластину, неподвижное зеркало, подвижное зеркало, уста новленное на каретке с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости перемещения каретки, при этом направление перемецения каретки составляет угол с оптической осью изменяющегося плеча 11) .Недостатком известного интерферометра является низкая точность рения иэ-за погрешностей, свяэа с непрямолинейностью перемецения каретки, с отклонениями от заданного угла между направление перемещения каретки и оптической осью изтленяющегося плеча. Кроме того, при перемещении зеркала с кареткой происходит его смещение в направлении, пер пендкулярном оси интерферометра, чт птзизначительных интервалах перемещения в еобходимость в увеличении и массы самого зеркала.Наиболее близким к изобретению по своей технической суцности является интерферометр для измерения линейных перемещений объекта, содер-. жаций последовательно расположенные источник света и коллиматор, каретку связываемую с объектом, светоделитель, три плоских зеркала, одно из которых подвижное, а одно неподвижное, и фотоприемник. Подвижное плоское зеркало расположено под уг ом к оптической оси переменного плеча, одно из неподвижных плоских зеркал установлено по ходу световых лучей эа подвижным плоским зеркалом, а другое - закреплено в опорном плече 21.Однако у известного интерферометра невысокая точность измерения, обусловленная тем,что цена интер(еренционных полос в нем не может быть меньше четвертой части длины волны используемого иэлучения, а также погрешностями установки и флуктуаций угла между плоскостью подвижного плоского зеркала и оптической осью переменного плеча. Известный интерферометр требует также довольно сложнуююстиронку, предполагащцую наличие эталонного интерферометра для измерения линейных перемещений.Поставленная цель достигается эа счет того, что интерферометр для измерения линейных перемещений объек та, содержащий послецонательно расположенные источник когерентного моно- хроматического света и коллиматор, каретку, связываемую с объектом, светоделитель, три плоских зеркала, од но иэ которых подвижное, а одно неподвижное, и фотоприемник, снабжен трехлучевой голограммой, образованной нормальным опорным и двумя наклоннымипредметными световыми потоками, идвумя подвижными плоскими зеркалами,голограмма, светоделитель и все подвижные плоские зеркала расположенына каретке, голограмма установленапо ходу световых лучей за коллиматором перед неподвижным плоским зеркалом, снетоделитель расположен передголограммой, одно из поднижных плоских зеркал закреплено за голограммойпараллельно ей, второе - перед голограммой параллельно светоделителю,а третье - между снетоделителем и фотоприемником.На чертеже изображена оптическаясхема интерферометра для измерениялинейных перемещений объекта,Описываемый интерферометр содержит источник 1 когерентного монохроматического света, коллиматор 2, подвижную каретку 3, неподвижное плоское зеркало 4, трехлученую голограмму 5, подвижные плоские зеркала 6-8,светоделитель 9 и фотоприемник 10.Источник 1 когерентного монохроматического света и:.коллиматор 2 расположены последовательно и нелодвижны, За коллиматором 2 на подвижнойкаретке 3 по ходу лучей установленатрехлучевая голограмма 5, образованная нормальным опорным и двумя .наклонными предметными потокагли. 45За голограммой 5 закреплены плоские зеркала 4 и б, первое иэ которыхнеподнижно, а второе- связано сподвижной кареткой 3, Плоское зеркало б параллельно голограмме 5. Передголограммой 5 на подвижной каретке 3размещены плоские зеркала 7 и 8 иснетоделитель 9. Плоское зеркало 8параллельно светоделителю 9. Плоскоезеркало 7 помещено за светоделителем 9 и находится между ним и Фотоприемником 10,Интерферометр работает следующимобразом.Световой поток от источника 1 когерентного глонохроматического света 60расширяется коллиматором 2 и нормально падает на голограмму 5, установленную на подвижной каретке 3. Заголограммой 5 распространяются двавосстановленных потока, Один из по токов, отразившись от плоских зеркал 6 н 8, направляется на снетоделитель 9. Второй поток отражается от неподвижного плоского зеркала 4, проходит голограглму 5 и также попа- дает на светоделитель 9. Потоки на снетоделителе 9 совмещаются и интерферируют. Интерференционный поток направляется плоским зеркалом 7 на Оотоприемник 10.При перемещении подвижной каретки 3 происходит изменение оптического пути н плече с неподвижным илоскигл зеркалогл 4, а, следовательно, и оптической разностью хода между интерферирующими на светоделителе 9 пучками света,.Возникшую разность хода определяют по числу интерференционных полос при помощи фотоприемника 10.Период интерференционной картины соответствует изменению разности хода лучей 8 на длину волны используемого излучения 1 , При перемещении подвижной каретки 3 на расстояние х оптическая разность хода д" равна 21.х, где х - изменение оптического пути до неподвижного плоского зеркала 4, Очевидно, чтоС 06 УХгде а 1, - угол между направлением перемещения и направлением распрост ранения восстановленного потока 1 или угол между опорным и предметным пучками), ТогдаОтсюдаОпределяем из этого выражения цену интерференционных полос 1 сучетом тогог что д = Ле: -- .СО с 1.Смещение на одну интерференционную полосу в описываеглом интерферометре соответствует перемещению подвижной каретки,3 нарасстояние 1,При изменении угла с( мояно мейять цену интерференционных полос 1 в пределах от нуля до /2, так как 0 с 05 с % 1 еВ описываемом интерфероглетре для измерения перемещений цена интерференционных полос может быть значительно меньше, чем четвертая часть длины волны излучения(0.( 1Л/2). Угол между направлением пучка н измерительном плече определяется углом между опорным и предметными потоками в процессе записи голограммы 5 и потому при проведении измерений он не меняется, что позволяет исключить погрешности, обусловленные неточностью установки указанного угла, Интерфврометр не требует сложной974112 Формула изобретения 20 Составитель Л,Лобзоваедактор Т.Парфенова Техред М,Тепер Корректор И.Демчи Тираж 614 арственного комит изобретений и отк ва, Ж, Раушска 75/54ВН 111 113 0 одписноа СССРтий 1 Госуд де 4 нагл 5, Москд, 4/ н атент", г.ужгород, ул,Проектн иал П юстировки, так как угол с между направлением перемещения и направлением распространения потока в измерительном плече задается при записи голограммы 5,5 Таким образом, введение новых элементов и соответствующих связей позволяет повысить точность измерения более, чем в два раза, Описываемый интерферометр может найти 10 широкое применение в системах аттестации штриховых и концевых мер, в установках автоматизированного контроля линейных размеров топологии, плоско-параллельных объектов, в при борах для измерения показателей преломления прозрачных веществ. Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта содержащий последовательно расположенные источник когерентного монохроматического света и коллиматор, каретку, связываемую с объектом, светоделитель,три плоских зеркала, одно из которых подвижное, а одно неподвижное,и фотоприемник, о т л и ч а ю щ и йс и тем, что, с целью повыгг:ения точности измерения, он снабжен трехлучевой голограммой, образованной нормальным опорным и двумя наклонныггипредметными световыми потоками, идвумя подвижннми плоскими зеркалами,голограглма, светоделитель и все подвидные плоские зеркала расположенына каретке, голограмма установленапо ходу световых лучей эа коллиматором перед неподвиггным плоским зеркалом, светоделитель расположен передголограглглой, одно иэ подвижных плос"ких эерк гл закреплено за голограммойпараллельно ей, второе - перед голограглглой параллельно светодедителю,а третье - меиду светоделителем ифотоприемником,Псточггики информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 688821, кл, С 01 В 9/02, 1979.2. Авторское свидетельство СССРУ 497466, кл. С 01 В 9/02, 1975