Интерферометр для измерения линейных перемещений объектов

) 4, с. 15-17. щими частями опорного зеркала иуменьшения массы вибрирующих частейопорного зеркала. Интерферометр содержит источник 1 когерентного излучения, оптически связанный со светоделителем 2, подвижный отражатель3, опорное зеркало 4, фокусирующийэлемент, например, в виде линзы 5,пьезоэлектрический вибратор 6, рабочая поверхность которого расположена в фокальной плоскости линзы, фотоприемник 7, электрически соединенный с входом блока 8 обработки сигнала. В качестве зеркала 4 можетбыть использована мембрана, расположенная в фокальной плоскости линзы 5и соединенная с вибратором 6 так,что последний вызывает колебания отражающей поверхности мембраны. В качестве светоделителя 2 может бытьиспользован светоделительный куб,Р 28и К.Е.Карашоков ехника, 1972,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений подвижных объектов, в частности в качестве датчика обратной связи в прецизионном оборудовании. Цель изобретения - повьппение точности измерения при расширении диапазона скорости перемещения объекта за счетуменьшения поверхности взаимодействия светового луча с вибрирую 1497451 А1497451 где Ив рабочя 51 поверхность которого Выпол -нена в виде сферического зеркала.Светоделительный куб закреплен накорпусе, к которому присоединены Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений подвижных объектов, в частности, для измерения перемещений подвижных органов прецизионного оп тико-механического оборудования, а также в качестве датчика обратной связи в системах управления укаэанным оборудованием.Цель изобретения - повышение точ ности измерения и обеспечение возможности измерения при расширении 1 диапазона скорости перемещения объекта за счет уменьшения поверхности взаимодействия светового луча с виб" рирующими частями опорного зеркала и уменьшения массы вибрирующих частей опорного зеркала.На фиг. 1 изображена принципиальная схема интерферометра для измере ния линейных перемещений объектов; на Фиг. 2 и 3 - варианты выполнения интерферометра.Интерферометр содержит источник 1 когерентного излучения, например лазер, оптически связанный со свето- делителем 2, расположенным под углом 45 к направлению светового излучения, подвижный отражатель 3, опорное зеркало 4, фокусирующий элемент, на пример, в виде линзы 5, и пьезоэлектрический вибратор 6, рабочая поверх ность которого расположена в фокальной плоскости линзы 5, Фотоприемник 7, который электрически соединен с входом блока 8 обработки сигнала, Пьезоэлектрический вибратор 6 электрически соединен с выходом генератора 9, который электрически соединен с входом блока 8 обработки сигнала.На фиг. 2 показан вариант использования в качестве зеркала 4 мембра - ны 10, расположенной в Фокальной плоскости линзы 5 и механически соединенной с вибратором 6 так, что паследний вызывает колебания отражающей поверхности мембраны 10.На фиг, 3 показан вариант использования н качестве светоделителя 2 мембрана с вибратором. Светоделительное покрытие имеет прозрачную зону, через которую проходит сфокусированное излучение, 4 з.п.ф-лы, 3 илсветоделительного куба 11 у которого рабочая поверхность 12 образованасферическим зеркалом 13, Светодели" .тельный куб 11 закреплен на корпусе14, к которому механически присоединены мембрана 10 с вибратором 6.Светоделительное покрытие 15 имеетпрозрачную зону 16, через которуюпроходит сфокусированное излучение.Интерферометр работает следующимобразом.Световой луч от источника 1 когерентного излучения делится светоделителем 2 на два луча с равнымиамплитудами, один иэ которых попадаетна подвижный отражатель 3, предназначенный для связи с контролируемымобъектом и имеющий возможность смещаться в направлении 3. , отражается от него и вновь приходит на свето"делитель 2, Другой луч Фокусируетсялинзои 5 на поверхность вибратора 6,отражается от нее, вновь восстанавливается линзой 5 и также возвращается на светоделитель 2 таким образом,что оба луча создают на поверхностифотоприемника 7 интерференционнуюкартину, смещающуюся при смещенииподвижного отражателя 3,При подаче модулирующего напряжения от генератора 9 на пьезокерамический вибратор 6 последний вибрируети вызывает изменение Фазы опорного светового луча с частотойравной частоте модуляции, что всвою очередь вызывает вибрацию интер-"Ференционной картины с той же частотой. Смещение интерференционной картины регистрируется Фотоприемником7 в виде электрического сигнала Мх 4 УЙ . 2% ЙБ = Б + Б зхп( -+ -зп ".).Фп о 1Л постоянная составляющая выходного напряжения фотоприемника 7;амплитуда полезной состав- ляющей выходного напряжения, смещение подвижного отражателя 3;2 - амплитуда вибрации;Л - длина волны света;- угол падения светового лучана поверхность вибратора 6,Электрический сигнал с выхода фотоприемника 7 поступает в блок 8 обработки сигнала, где усиливается, смешивается с опорным сигналом генератора 9 и Фильтруется.Выходной сигнал блока 8 обработки сигнала 10 47 п хБпцх1 И з.п --Л15 где К - коэйфициент передачи блока 8обработки сигнала.Смещение отражающей поверхности по отношению к фокальной плоскостй линзы 5 вызывает отклонение от параллельности входящего и выходящего лучей и увеличение угловой расходи- мости последнего, которые могут быть определены как 2 С 1 251 а = +й 2 Кн +фф Повышение термостабильности ижесткости конструкции обеспечиваетсяиспользованием йокусирующего элемента,где К - радиус точки пересечения светового луча с главной плоскостью линзы;д - диаметр входного луча;Й - фокусное расстояние линзы;Л - отклонение от параллельностивходящего и выходящего лучей;дЫ - угловая расходимость выходящего луча.Так как величина йокусного расг стояния составляет й -10 Ли Й(К(й дополнительная угловая расходимость лучей при работе модулятора не превышает 1 Фрад, что пренебрежимо мало с ,реальной угловой расходимостью лазерного излучения и не может сказаться на очности интерферометра.Для уменьшения погрешности изме 45 рения, связанной с тепловым расширением пьезокерамики в процессе работы, в качестве зеркала.4 используется поверхность тонкой мембраны 10, а вибратор б закрепляется на ней так, что при подаче сигнала от генератора 9 вызывает в мембране 10 изгибные колебания. Так как вибратор 6 непосредственно не взаимодействует со световым лучом, его тепловое расширение не сказывается на точности измерений,выполненного на одной из рабочих поверхностей светоделительного куба 11. При этом световой луч попадает на светоделительную поверхность 15 и расщепляется на два луча, один из которых, отражаясь от отражающего покрытия сферического зеркала 13, фокусируется на поверхности мембраны 10 через прозрачную зону 16, вновь проходит через нее, отразившись от мембраны 10, восстанавливается сферическим зеркалом 13 и рекомбинирует на светоделительном покрытии 15 со вторым лучом, отраженным от подвижного отражателя 3. Дальнейшая обработка сигнала не отличается от описанной.Формула изобретения1. Интерйерометр для измерения линейных перемещений объектов, содержащий источник излучения, светоделитель для разделения излучения на две ветви, отражатель, предназначенный для связи с объектом и расположенный в одной ветви, зеркало и связанный с ним вибратор, расположенные с другой ветви, и фотоприемник, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерения и обеспечения возможности измерения при расширении диапазона скорости перемещения объекта, он снабжен фокусирующим элементом, установленным пе ред зеркалом так, что его йокальная плоскость совпадает с плоскостью зеркала.2. Интерферометр по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в качестве Фокусирующего элемента использована линза.3. Интерферометр,по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в качестве зеркала использована рабочая поверхность вибратора.4. Интерйерометр по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что он снабжен мембраной, соединенной с вибратором и используемой в качестве зеркала.5. Интерйерометр по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения жесткости и уменьшения габаритов, светоделитель выполнен в виде светоделительнаго куба, одна из рабочих поверхностей которого образована сйерическим зеркалом, используемым в качестве йокусирующего эле1497451 Составитель Л.ЛобзоваТехред М.Ходанич Корректор М,Василье акт орва Подпи к КИТ СССР тен и н аушска П водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна мента, а на светоделительном покрытии куба выполнена прозрачная .зона 4429/41 Тираж 683 Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, пля проходя сфоку;.и ров,нного и 3 лучения. открытиям д4/5