Интерферометр для измерения линейных перемещений

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Своз СоветскихСоциалистическихРеслублнн К АВТОИ.КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(б 1) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 190231 (21)3248234/25-28с присоединением заявки М -Я 1 М. Кд. О 01 В 9/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(0888) . Дата опубликования описания 230133(5 ТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 2 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для измерениялинейных перемещений и может быть использовано преимущественно в высокочастотных измерительных и управляющих устройствах.Известен интерФерометр для измерения линейных перемещений, содержащий лазер, светоделитель, отражатель, устанавливаеьый на измеряемом объекте, два Фотоприемника и электронный блок обработки сигналов 1.).Недостатком интерферометра является низкая точность измерений; обусловленная тем,.что частота измерительного сигнала может изменяться в очень широких пределах, .начиная с нулевого значения, а также дрейФом энергетических параметров. источника и приемников излучения.Найболее близким к изобретению по технической сущности является иитерферометр для измерения линейных перемещений, содержащий одно- ,частотный лазер, .установленные последовательно по ходу его лучей расщепитель лазерного излучения на два пучка и устройство сдвига частоты излучения, выполненные в виде дифракционного Фазового модулятора,первый светойелитель и первый Фотопрй+емник, образующие опорный канал, второйсветоделитель, отражатель, устанавливаемый на измеряемом объекте, ивторой фотоприемник, образующие рабочий канал, и электронный блок обработки сигналов, подключенный к выходам ФотоприемникаГ 2 )Недостатком этого интерферометраявляется сравнительно низкая точночть измерений, обусловленнаяошибками, связанными с неконтролируемыми смещениями оптических элемен"тов интерферсметра под воздействиемвнешних дестабилизирующих Факторов(изменение температуры, вибрации идр.), а также отсутствйем возможности использования уголкового отражателя в рабочем канале без значительного увеличения габаритов интерферометра, что объясняется малым значением угла между пучками, выходящихиз модулятора,Цель изобретения - повыаение точности измерений,Поставленная цель достигаетсятем, .что интерферометр для измерениялинейных перемещений снабжен.сиате"мой из двух плоских отражателей, каЭ 30 дый иэ которых установлен между мо"дулятором и первым светоделителем.в ходе излучения одного из пучковпод углом к наПравлению распространения пучка и с возможностью пово.рота отражателя вокруг оси,(перпендикулярной к плоскости, проходяшей через оси пучков.На чертеже представлена принципиальн)я схема одного из возможных ва-,риантов интерферометра для измерениялинейных Перемещений. 10Интерферометр содержит одночастотный лазер 1, установленные последовательно по ходу его излучения расшепитель лазерного излучения надва пучка и устройство сдвигачастоты излучения, выполненные в видедифракционного фазового модулятора2, плоские отражатели 3 и 4, светоделители 5 и 6, угловые отражатели 7 и 8, фотоприемники 9 и 10, приз"му 11 и электронный блок обработкисигналов (не показан), Модулятор 2представляет собой акустооптическуюячейку, питаемую переменным напряжением. Уголковый отражатель 7 устанавливается на измеряемом объекте,а уголковый отражатель 8 установленнеподвижно.Элементы интерферометра 5, 11 и9 образуют опорный канал, а элементыб - 8 и 10 - рабочий канал. 30Интерферометр работает следующимобразом,Модулятор 2 расшапляет излучениелазера 1 на два пучка, распространя"ющихся под углом друг другу, сдвигает частоту излучения одного иэ нихпо отношению к частоте Излучения другого пучка и модулирует излучениеобоих пучков по фазе.Один из пучков падает на стражатель 3, другой - на отражатель 4,после отражения от которых оба пуч"ка направляются в опорный и рабочийканалы, интерферируют друг с другоми поступают на чувствительные плошад ки фотоприемников 9 и 10фотоприемник 9 Формирует на своемвыходе электрический сигнал, частота которого зависит только от величинысдвига частот излучений пучков, выходящих из модуляторв 2, и являетсяопорной.фотоприемник 10 формирует на своем выходе электрический сигнал,частота которого зависит как от величины сдвига частот излучений пуч Зков, выходящих из модулятора 2,так иот скорости перемецения уголкового отражателя 7,устанавливаемого на измеряемом объекте.В результате этого частота сигнала на выходе фотоприемника 9)10 отличается от опорной и несет инФормацию о перемешении уголковогоотражателя 7,Электронный блок обработки сравнивает частоты электрических сигналов, Я поступающих в него с выходов фотоприемников 9 и 10, и Фиксирует величину перемещения измеряемого объекта в каждый момент времени.Требуемый уровень сигнала с фотоприемников устанавливают эа счет изменения угла между интерферируюшими пучками (изменение ширины интерференционных полос) посредством поворота одного из отражателей в плоскости, проходящей через оси пучков. При этом углы между интерферируюши" ми пучками в рабочем и опорном ка-. нале всегда равны между собой, бла" годаря 1 чему интерферометр практически нечувствителен к иеконтроли" чуемым смешениям его оптических эле" ментов под воздействием внешних;дестабилиэируюцих факторов.Требуемый сдвиг частот пучков, выходящих иэ модулятора .2, обеспечивают подбором соответствуюшей частоты их модуляции.В некоторых случаях модулятор 2 целесообразно выполнить в виде фазовой радиальной дифракционной ре- шетки, установленной в ходе излучения лазера 1 с воэможностью вращения вокруг оси, параллельной направлению распространения излучения, и связанного с решеткой привода ее вращения.Такое выполнение модулятора 2 позволяет снизить опорную (несущую) частоту электрических сигналов, что облегчает их обработку в электронном блоке, а также увеличить угол между пучками, выходяшими из модулятора 2, что, в свою очередь,позволяет несколько сократить габариты интерферометра за счет уменьшения расстояния между модулятором 2 и отражателями 3 и 4.Снабжение интерферометра системой из двух плоских отражателей, устанозленных между модулятором 2 и светоделителем 5, повышает точность измерения линейных перемещений за счет исключения ошибок, связанных с неконтролируемым смешением оптических элементов интерферометра, а также за счет повышения уровня .йолезного сигнала и обеспечения возможности использования .уголковых отражателей в рабочем канале без увеличения габаритов интерферометра.Формула изобретенияИнтерферометр для измерения линейных перемешений,содержаший одночастотный лазер, установленные последовательно по ходу его лучей расшепитель лазерного излучения на два пучка и устройство сдвига частоты излучения, выполненные в виде дифракционного фазового модулятора, первый светоделитель и первый фотбприемник,991152 Составитель О,фоминРедактор Н.Бобкова Техред С.Мигунова Корректор ешетни Тираж 600 ВНИИПИ ГосударспО делам изобре 113035, Москва,Заказ 107/54 Подписноеого комитета СССРи открытийРаушская наб д, 4 вен еяиЖлиал ППП фПатент, г. Ужгород оектна образующие опорный канал, второй светоделитель, отражатель, устанавливаемый на измеряемом объекте, м второй фотоприемник, образующие рабочий канал, и электронный. блок обработки сигналов, подключенный к выходам5 фотоприемников, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен сиСтемой иэ двух плоских отражателей, каждый иэ которых установлен между мо дулятором и первым светоделителем в ходе излучения одного из пучйов под углом к направлению распростране- ния пучка и с.возможностью поворота отражателя вокруг оси, перпендику лярной к плоскости, проходящей через оси пучков.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Хитрин А.Х , Суидукова Е.И.,Овсов Б.А. Интерферометрические ус-.тройства контроля линейных перемещений и их применение в технолОгическом оборудовании. М., ЦНИИ Электроника, 1973, с 12 - 13.2. Левитис А,Ф., Телещавский В.И.Фазовый лазерный, интерферометр дляизмерения линейных перемещений. Тру"ды НИИ метрологии высших учебных заведений. М., вып. 12,. 1974, с.13 - 27