Устройство для измерения числа интерференционных полос

(56) Авторское свидетУ 964439, кл. С 01 В ьство СССР /14, 1981. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧИСЛАИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОЛОС(57) Изобретение относится к измерительной техникеЦелью изобретенияявляется повышение точности измерения числа интерференционных полосза счет исключения влияния нестабильности интенсивности пучка лазера нарезультат измерения, Устройство дляизмерения числа интерференционныхполос содержит фотоприемник,1, навыходе которого при смещении интерференционной картины образуется переменный электрический сигнал, Для определения числа полос и направления их движения модулятором 3 осуществляется модуляция оптической разности хода лучей интерферометра 2. При этом источник 4 модулирующего напряжения, синхронизируемый импульсами генератора 8, вырабатывает периодический модулирующий сигнал, соответствующий трем постоянным уровням, обеспечивая симметричное смещение интерференционной картины в обе стороны относительно среднего положения примерно на половину ширины интерференционной полосы. Счетная схема 5 обеспечивает синхронно с модуляцией за период считывания сигнала с фотоприемника 1 трехразовое получение двух разностных сигналов. По ним определяют количество интерференционных полос, проходящих через щель фотоприемника 1, которое фиксируется ревер- С сивным счетчиком 6, Устройство осуществляет счет как темных, так и светлых интерференционных полос. 2 йл.ФавйИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных интерферометрах для счета интерференционных полос.Цель изобретения - повышение точности измерения числа интерференционных полос за счет исключения влияния нестабильности интенсивности пуч ка лазера на результат измерения.На Фиг,1 изображена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг,2 - диаграммы, поясняющие работуустройства. 15 Устройство содержит фотоприемник 1,снабженный щелевой диаграммой с шириной щели меньше ширины интерференционной полосы, интерферометр 2 Майкельсона с опорным и измерительнымоптическими каналами, оптически связанный с Фотоприемником 1 модулятор3 оптической разности хода, установ"ленный в опорном оптическом канале,управляемый источник 4 модулирующего напряжения, выход которого связан с электрическим входом модулятора 3 оптической разности хода, счетную схему 5, реверсивный счетчик 6,20 25 зан с выходом Фотоприемника 1, генератора 8 синхронизирующих импульсов,первый выход которого связан с вторым входом коммутатора 7 и управляющим входом источника 4 модулирующегонапряжения, первого запоминающегоблока 9, вход которого связан с первым выходом коммутатора 7, второгозапоминающего блока 10, вход которого связан с вторым выходом коммутатора 7, триггера 11, первого сумматора 12, первый и второй входы которого связаны с выходом первого запоминающего блока 9, второго сумма 40 тора 13, первый вход которого связан с выходом второго запоминающего блока 10, второй вход - с третьим выходом коммутатора 7, первого компаратора 14, первый вход которого связан 50 с выходом первого сумматора 12, второй вход - с выходом второго сумматора 13, второго компаратора 15, первый вход которого связан с выходомвторого запоминающего блока 10, второй вход - с третьим выходом комму 55 татора 7, стробирующие входы первого 14 и второго 15 компараторов и триггера 11 связаны с вторым выходом гесчетная схема 5 выполнена в виде коммутатора 7, первый вход которого свянератора 8 синхронизирующих импульсов, первой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1,6, первый вход которой связан с выходом триггера 11, второй вход - с выходом первого компаратора 14 и информационным входом триггера 11, второй схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17, первый вход которой связан с выходом первого компаратора 14, второй вход - с выходом второго компаратора 15, первой схемы И 18, первый вход которой связан с выходом первой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, второй вход - с выходом второй схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17, выход - с прямым входом счетчика 6, второй схемы И 19, первый вход которой связан с выходом первой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, второй вход которой является инверсным и связан с выходом второй схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17, выход - с реверсивным .входом счетчика 6, интерферометр 2 Майкельсона выполнен в виде оптически связанных лазера 20;светоделителя 21, подвижного зеркала 22, установленного в измерительном оптическом канале и связываемого с объектом, референтного зеркала 23, установленного в опорном оптическом канале.Устройство работает следующим об разом.На выходе интерферометра 2 Майкельсона формируется интерференционная картина, получаемая за счет интерференции основных пучков интерферометра 2, образующихся путем разделения луча лазера 20 светоделителем 21 и отражения от подвижного 22 и реФерентного 23 зеркал, При перемещении зеркала 22 происходит смещение интерференционной картины. На выходе фотоприемника 1, снабженного щелевой диафрагмой с шириной щели, меньше ширины интерференционной полосы, образуется переменный электрический сигнал, Счетная схема 5 определяет количество интерференционных полос, проходящих через щель Фотоприемника 1, которое фиксируется реверсивным счетчиком 6. Для определения числа полос и направления их движения модулятором 3 осуществляется модуляция оптической разности хода лучей интерферометра 2. При этом источник 4 модулирующего напряжения, синхронизируемый импульсами генератора 8 (Фиг.2 а), вырабатывает периодический модулирующий сигнал, соответствующий трем постоянА, О+ А= т.е. в период, в котором произошло изменение значения А, подает через ныл уровням (фиг,2 б), обеспечивая симметричное смещение интерференционной картины в обе стороны относительно среднего положения примерно на по 5 ловину интерференционной полосы. При этом синхронно с модуляцией счетной схемой 5 три раза за период считывается сигнал с фотоприемника 1: в момент нулевого смещения интерференци онной картины (Я), смещения в одну (Я) и другую (Я ) стороны (фиг,2 вКоммутатор 7 обеспечивает синхронно с модуляцией подачу сигналов Я, и Я на соответствующие запоминающие 15 блоки 9 и 10, а сигнал Яд - непосред" ственно на второй сумматор 13, В конце каждого и-го периода модуляции генератор 8 формирует на втором выходе стробирующий сигнал. При этом на 20 выходе компараторов 14 и 15 формируется логические сигналы А и В (1 илил п 0) (фиг.1), соответствующие знакам разностей сигналов 2 Я, - (Я+ Я ) и (Я - Яэ) в данном периоде. По заднему 25 фронту синхронизирующего импульса генератора 8 сигнал Азапоминается в триггере 11. Таким образом, в момент изменения информации сигналов А и В на выходе триггера сохраняется сигнал 30 Азаписанный в предыдущий период модуляции, Важно заметить, что при высокой частоте модуляции (выше частоты возмущающего воздействия) знаки разностных сигналов не зависят от амплитудных нестабильностей сигнала35 лазера 20, Сигнал А равен 1 в периодах модуляции, когда сигнал с выхода фотоприемника 1 (при нулевом модулирующем смешении - Х,) соответствует выгнутому участку функции Я(х) (фиг,2 в), и А= О - вогнутому, В=1 когда щель фотоприемника находится правее максимума интерференционной полосы (Вплоть до минимума) В = 0 когда левее. При движении интерференционной картины сигналы Аи Впериодически меняют свои значения, причем В в момент прохождения через щель фотоприемника 1 максимума или50 минимума интенсивности светового потока, а А - в момент прохождения среднего значения, Схема 16 совершает операцию ИСКЗПОЧАЮПЕЕ ИЛИ сигналов Аи А, и при1 - прямой счет0 - обратный счет. А,О+В,Таврим образом, схемы И 18 и 19 обеспечивают подачу счетных импульсов на счетчик 6 при выполнении условия (1) в соответствии с условием (2), Определение направления счета полос можно пояснить следующим образом.Если в первый период после прохождения перехода от вогнутого участка функции Я к выгнутому (А, О, А = 1) и нахождение щели левее ближаишего максимума интерференционной полосы (В = = 0) или от выгнутого к вогнутому (А, = 1, А= 0) и (В = 1), то интерференционная картина двигалась в прямом направлении, в противоположных случаях - в обратном. При этом осуществляется счет как светлых, так и темных интерференционных полос. Формула изобретения Устройство для измерения числа интерференционных полос, содержащее оптически связанные интерферометр с .опорным и измерительным оптическим каналами, фотоприемник и модулятор оптической разности хода, установленный в опорном измерительном канале, управляемый источник модулирующего напряжения, выход которого связан с электрическим входом модулятора оптической разности хода, счетную схему, вход которой связан с выходом фотоприемника, первый выход - с управляющим входом источника модулирующего напряжения, реверсивный счетчик, прямой вход которого связан с вторым выходом счетной схемы, реверсивный вход - с третьим выходом счетной схемы, счетная схема выполнена в виде коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, коммутатор выполнен управляемым с тремя выходами, вход коммутатора является входом счетной схемы, устрой" схемы И 18 и 19 счетный импульс на счетчик 6.Направление счета (прохождение счетного импульса на суммирующий или вычитающий вход счетчика 6) задается выходным сигналом второй схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 через элементы И 18, 19, причем