Интерферометр для измерения перемещений объекта

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 983450 э Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет С 01 В 9/02О, 01 В 11/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 2312.82. Бюллетень Мо 47 Дата опубликования описания 23,12.82(72) Авторизобретения А,Л. Старков к к. Институт электроники йи Белорусской ССР(54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕР; А Изобретение относится к контроль=но-измерительной технике и можетбыть использовано, вчастности, дляизмерения линейных перемещений объекта.Известен интерфербметр для измерения линейных перемещений объекта,содержащий источник света, системудля разделения светового пучка отисточника света на две ветви, каретку, связываемую с объектом, отражательные системы в виде подвижныхуголковых и плоских отражателей, расположенных на каретке, и неподвижныхуголковых отражателей, отсчетное устройство, причем отражательные системы установлены в каждой ветви интерферометра и состоят из одного неподвижного уголкового отражателя и одного подвижного уголкового и плоского отражателя, расположенных на каретке так, что биссектрисы прямыхуглов .между отражающими гранями неподвижных и подвижных уголковых отражателей смещены друг относительнодруга на расстояние, равное отношению расстояния между осью первогопучка лучей, падающего на подвижныйуголковый отражатель, и биссектрисойпрямого угла последнего1),Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является интерферометр для измерения перемещенийобъекта, содержащий последовательнорасположенные и оптически взаимосвязанные источник монохроматическогоизлучения, .светоделитель, оптическийблок, связываемый с объектом, неподвижные отражатели, расположенные пообе стороны от оптического блока,светосоединитель, две диафрагмы идва фотоприемника. Оптический блоквыполнен в виде двух одинаковых противоположно-ориентированных линзовых15 объективов и двояковогнутойлинзы сотражающими поверхностями и радиусами, равными По величине фокуснымрасстоянием объективов. Неподвижныеотражатели выполнены в виде прнэменного .блока с нечетным числом отражений 2,Недостатком извЕстного интерферометра является низкая точность измерения вследствие нестабильности ин 25 терференционных полос, т.е. иэ-за ихзначительной неравноплечности и неидентичности, а также ограниченностьдиапазона измерения, так как требуется высокая монохроматичность и30когерентность источника света, 983450Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерения.Поставленная цель достигается тем,что в интерферометре для измеренияперемещений объекта, содержащем последовательно расположенные, и оптически взаимосвязанные источник монохроматического излучения, светоделитель, оптический блок, связываемыйс объектом, неподвижные отражатели, 10расположенные по обе стороны от оптического блока, светосоединитель, дведиафрагмы и два фотоприемника, оптический блок образован светоделителеми светосоединителем, которые жесткосоединены между собой и каждый иэ которых выполнен в виде прямоугольногопараллелепипеда с тремя гладкими оптическими поверхностями, на одном изкоторых нанесено полупрозрачное отражающее покрытие, оптические поверхности с нанесенными на них полупрозрачными отражающими покрытиями каждого параллелепипеда расположены параллельно одна. другой и установленыпод углом 45 к направлению перемещения объекта, а неподвижные отражатели выполненыв виде двугранных зеркал, ребра которых расположены подуглом 45 к оптическим поверхностямпараллелепипедов. 30 тельно расположенные и оптически взаимосвязанные монохроматический источник 1 излучения, например Не-Ие лазер, оптический блок 2, связываемый с объектом (не показан) и состоящийиз светоделителя 3 и светосоединителя. 4, два неподвижных отражателя 5и б, выполненных в виде двугранныхзеркал и расположенных по .обе стороны от оптического блока 2, две диафрагмы 7 и 8 и два фотоприемника 9и 10, .установленных на оптическом блоке 2 или неподвижно возле неподвиж ного отражателя 5 (пунктир 11), Светоделитель 3 и светосоединитель 4 жестко связаны между собой и с перемещающимся объектом и выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов с тремя гладкими оптическими поверхностями а, Ь, с у светоделителя, и а(, Ь(, с у светосоединителя 4 с полупрозрычным отражающим покрытием на поверхностях Ь и Ь, .Полупрозрачные отражающие поверхноСти Ь и Ь( расположены параллельно друг другу и под углом 45 д к направлению перемещения объекта (направление перемещения измеряемого объекта на фиг. 1 указано двойной стрелкой под светоделителем 3) 50 55 60 На фиг. 1 изображена принципиаль- . ная схема интерферометра для измерения перемещений объекта; на фиг. 2 вид А на фиг,1, 35Интерферометр содержит последоваПрямоугольные параллелепипеды,образующие светоделитель 3 и светосоединитель 4, двумя большими гранямиобращены друг к другу и сдвинуты навеличину Н (фиг, 1), равную, например, диаметру светового пучка. Ребра К двугранных зеркал, представляющих собой неподвижные отражатели, 5и б, расположены под углом 45 ф к оптическим поверхностям Ь и Ь светоделителя 3 и светосоединителя 4.Оптический блок 2 расположен на серединеизмеряемой величины объекта и симметрично между неподвижными отражателями 5 и б.Предложенный интерферометр работает следующим образом,Пучок света от источника 1 монохроматического излучения (фиг. 1)падает на светоделитель 3, на граньа, преломляеТся ею и проходит до полупрозрачной отражающей поверхностиЬ, где делится на два пучка: проходящий и отраженный. Проходящий идетна неподвижный отражатель 5, возвращается им параллельно самому себе насветосоединитель 4, на грань а, гдепреломляется ею, и далее, отразившисьот грани с (пунктир на фиг, 1), попадает на полупрозрачную отражающуюповерхность Ь, Отраженный пучок отражается от грани с, вновь преломляется гранью а, падает йа неподвиж 4ный отражатель б, возвращается импараллельно самому себе на светосоединитель 4, на полупрозрачную поверх.ность а . Оба пучка еще раз делятся,интерферируют и проходят частично нафотоприемники 9 и 10, через диафрагмыи 8 соответственно,При перемещении оптического блока 2 длина хода луча в одной оптической ветви увеличивается, а в другойуменьшается на ту же величину, а разность хода лучей в плечах интерферометра будет равна учетверенной величине. Измеряемая длина 8= И ."-где Ы-количество интерференционныхполос, прошедших относительно диафрагмы 7 или 8;длина волны излучения источника 1 монохроматического излучения.Для реверсивного счета интерференционных полос синусоидальные сигналы с фотогриемников 9 и 10 сдвигают по фазе путем перемещения диафрагм 7 и 8 перпендикулярно интерференционным полосам. В начале и в конце измерения величины 1 разность хода между двумя пучками составляет 2 Г.Таким образом, предложенный интерферометр позволяет измерять расстояние в два раза большее чем известный.Повышение точности достигается путем стабилизации интерференционнойкартины, т.е . ширина полос и их наклон не меняются в процессе измерения,а дрейФ нуля значительно умень983450 15 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 9890/46 Тираж 614 пис роектная,илиал ППП фПатент", г.ужгород шен. Стабилизация улучшена тем, чтоинтерферометр нечувствителен к небольшим эаклонам подвижной каретки(не показана), а также вследствиемаксимальной компенсации хода лучей вплечах интерферометра. Известно, чтонесимметрия плеч интерферометра вносит значительную погрешность в измерения, т.е, дрейф нуля , В данноминтерферометре разность хода в стеклеотсутствует, анеравность плеч максимально уменьщена, что в итоге повышает точность измерения в несколько раз. Интерферометр для измерения пере,мещений объекта, содержащий последовательно расположенные и оптически вза имосвязанные источНик монохроматичес когоизлучения, светоделитель, оптический блок) связываемый с объектом, неподвижные отражатели, расположенные по обе стороны от оптического 25 блока, светосоединитель, две диафрагмы и два фотоприемника, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, оптический блок образован светоделителем и светосоединителем, которые жестко соединенымежду собой и каждый из которых выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда с тремя гладкими оптическими поверхностями, на одном из кото-.рых нанесено полупрозрачное отража;гщее покрытие, оптические поверхностис нанесенными на них полупрозрачнымиотражающими покрытиями каждого параллелепипеда расположены параллельно одна другой и установлены под углом 45 ф к направлению перемещенияобъекта, а неподвижные отражатели выполнены в виде двугранных зеркал,ребра которых расположены под углом4 з- к оптическим поверхностям параллелепипедов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 407185, кл. 6 01 В 9/02, 1973.2. Авторское свидетельство СССРР 587320, кл. 0 01 В 9/02, 1978