Интерферометр для измерения линейных перемыцений объекта

Союз СоеетскизО П и ее А Н И ЕреспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт, свидетельства-Заявлено 16.И.1971 ( 1672594/25-28)с присоединением заявки-ВПриоритет -Оиубликовацо 21.Х 3,1973, Бюллетень46Дата опубликовапця описацця 23,)11.1974 М, Кл. С 01 Ь 9/02 Государственный коиитет Совета Министров СССР еа делам изобретений и открытийЗаявитель Й НТЕРФЕРОМЕГР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОВМК 1 АУстройство )тц)Ситт к области контрольио-из;,ер 1 белыо те:;Вики и а 10 жет быть исиользовацо, в частности, для измерения лицешЫх перемещений объекта.Известен ицтерферометр для измерения лиц 1 цых иеремещешй обьекта, содержащий источшк света, систему для разделе 1 я свет(иого пучка от источника света иа две ветви, цлоские зеркала, каретки, связьваемые с Обтек 01, ОряКятельиые системы В Виде устяцовлеццых В одной из ветвей иитерферомстр блоков регулируемых цецодвижиых и иодвикцых уголковых отражателей (призм) и цлоских отражателей и отсчетцос устройство.Повышсиив чувствительности В известцом ццтерферометре достигнуто за счет примеиеция В одной его ветви сцстемы из уголковых и цлоских отракателей, цричем цо два уголко. ОТРЯКЯТЕЛЯ КОИС Р) 1 С ЦВЦО 00 ЬЕДИИЕИЫ В одК)ц иризме, устацовлеццой иа подвижной каретке. Кроме того, по Одцому уголковому и илоскому отракателю установлено в дру- ГО 1, иеио;Вижиой ц)изме,Предлагаемый иитерфсрометр имеет более Высокую чувствительцость, которая достигатся ие цростым увсгцчеиием числа уголкоВых отрякателсй, я их особым расположением и отличается от известного тем, что отракятсльцые системы устацоилецы в каждой ьетви и 1 рферометра и состоят цз одцого пецодьижиого го,ц(овог) Отрякателя и ОдцОГОугол(ОВ 010 и цлоского 1)трякятсле 1, расцо;10 жеииых ця кярстке 1 якцм Образом, с 1 то Опссектрисы прямых углов между отражающимиГряцяаи цсиодВижц 1 х ц иодВикць 1 х уГОлковьх отражателей смещеиы друг отцосительиодруга ця расстояние, равное Отцошеиию расстояния мекду осью иервого цучкя лучей, падающего ца подвижный уголковый отража 10 тель и биссектрисы прямого угля последнего,к умецьшеццому иа едшицу числу црохоя(деций пучком сге Ге пути:екду уГОлкОВыми Отражяи;1 ямц в каждой всгви 1 цтерфероъ 1 ет 1)яири прямом ходе лучей, а середциы плоских15 отражателей расцоложецы ца биссектрисахпрямых углов иодвикцых уголковых отража 1.1 а фиг. 1 изображца црцццшиальиаясхема предлагаемого ицтерферометра; ия20 фиг.- Оцтичсская схема ветви ицтсрферомстра, причем а есть расстояние между биссектрисами ирямь углов екду отряжя 0 циЗц ГРЯНЯМИ ) ГОЛКОВЬ:, ОТР 1 КЯТСЛЕЙ, Ярясстояиие мекду осью первого пучка лучей,25 падающего ца подвижный уголковый отражатель, и биссектрисой прямого угла цоследИ ЕО,ИцтрфероаТр содеркцт источник света10 вижные уголковые отражатели 7 и 8, неподвижные уголковые отражатели 9 и 10, плоские зеркала 11 и 12, подвижную каретку 13, полупрозрачное зеркало 14, откидное зеркало 15, щели фотоприемников 1 б и 17, фотоприемники 18 и 19, усилители 20 и 21, схему преобразования сигналов в дискретно-цифровую форму 22 и 23, реверсивный счетчик импульсов 24 и окуляр 25, при этом элементы 1 бобразуют отсчетное устройство.Предлагаемый интерферометр работает следующим образом.Источник света (лазер) 1 и щель 2 образуют осветительную систему интерферометра. Светоделительная система 3 служит для разделения излучения лазера на два пучка приблизительно равной интенсивности, Вспомогательные зеркала 4, 5 и б, уголковые отража тели 7-10 и плоские отражатели 11 и 12 образуют две ветви интерферометра, причем отражатели 7, 8, 11 и 12 укреплены на подвижной каретке 13,Полупрозрачное зеркало 14 и откидное зеркало 15 служат для проецирования интерференционных полос на неподвижные щели 1 б и 17, установленные перед фотокатодами фотоприемников 18 и 19, выходы которых через усилители 20 и 21 включены на входы схем преобразования сигналов в дискретно-цифровую форму 22 и 23, при этом выходы последних включены на реверсивный счетчик импульсов 24.Окуляр 25 служит для визуального наблюдения интерференционной картины при откинутом зеркале 15.Параллельный пучок света от лазера 1 попадаст через щель 2 на светоделительный элемент 3, который делит его на два пучка приблизительно равной интенсивности, Проходя щий и отраженный пучки света вспомогательными зеркалами 4, 5 и б направляются на уголковые отражатели 7 и 8, а после отражения от них на уголковые отражатели 9 и 10. Уголковые отражатели в каждой ветви интерферометра располагаются таким образом, что биссектрисы прямых углов между их отражающими гранями параллельны между собой и смещены друг относительно друга на определенное расстояние а (см, фиг, 2). Это обеспечивает спиралеобразный ход лучей между уголковыми отражателями, благодаря чему пучки лучей многократно проходят пу. тн между отражателями 7 и 9 в одной ветви и 8 и 10 в другой и попадают на плоские зеркала 11 и (2, после отражения от которых проделывают пройденный путь в обратном порядке, вновь соединяясь на разделяющей пластине 3.При описании одного полного витка ось пучка света смещается в сторону биссектрисы прямого угла подвижного уголкового отражателя параллельно самому себе на расстояние.2 в - 2(в - а), где в - расстояние между осью первого пучка лучей, падающего на подвижный уголковый отражатель, и биссектри 5 20 25 Зо 35 40 д 50 55 00 65 сой прямого угла последнего, Г 1 ри описании каждого нового витка пучок лучей смещается на ту же величину по отношению к предыдущему положению, при этом К - число прохождений пучком света пути между уголковыми отражателями в каждой ветви интерферометра при прямом (а также обратном) оде лучей будет равно:+1К = 3, 5, 7,(2 п - 1); (1)При перемещении каретки 13 с уголковыми и плоскими отражателями 7, 8, 11 и 12 в направлении, параллельном биссектрисам прямых углов уголковых отражателей на расстояние Ы, оптическая длина одной из ветвей интерферометра увеличивается на величину 2 К Ы, в то время как другая уменьшается на ту же величину, при этом разность хода интерфирирующих лучей меняется на величину 4 к 1 (в обычных двух лучевых интерферометрах на 2 Ы). Таким образом, коэффициент увеличения чувствительности интерферометра к перемещениям будет равен:2 к (2)Для случая, изображенного на фиг, 1 1 = 10. В зависимости от выбранного значения 1 по формуле 1 и 2 подбирают величины анв.Поскольку пучки лучей обеих ветвей интерферометра испытывают равное число отражений, то ослабление их интенсивности будет приблизительно одинаковым (при равных коэффициентах отражения отражателей), в результате чего становится возможным добиться при больших 1 малого понижения контраста интерференционной картины.Максимально достижимый коэффициент повышения чувствительности интерферометра к перемещениям определяется монохроматичностью применяемого источника света и выбранным пределом измерения перемещений.При перемещении подвижной каретки 13 интерференционные полосы, проецируемые полупрозрачным н полностью отражающим зеркалами 14 н 15 на неподвижшяс щели 16 и 17, установленные перед фотокатодами фотоприемников 18 и 19, смещаются, вызывая модуляцию падающего на них светового потока. Наклоном зеркала 15 добиваются сдвига фаз синусоидальных сигналов с выхода фотоприемников на -, /12 для осуществления реверсивного счета полос. После усиления сигналов с выходов фотоприемников 18 и 19 в усилителях 20 и 21 н преобразования их в импульсную форму схемами преобразования сигналов 22 и 23 они поступают на вход реверсивного счетчика импульсов 24, Зафиксированное счетчиком число импульсов Л соответствует перемещению каретки на длину Л , 21.При откинутом зеркале 15 ннтерференционную картину можно наблюдать в окуляр 25 для впзуальных измерений.15 20 25 зо Выполнение отражательных систем ветвей ннтерферометра в виде системы уголковых отражателей (могущих быть замененными другими отражателями, оборачивающими пучок лучей на 180), обеспечивает параллельность отраженного и падающего пучка лучей при наклонах каретки, что уменьшает влияние нспрямолинейностн перемещения подвижной каретки,Прп высокой степени монохроматичности излучения оптических квантовых генераторов (лазеров), построение интерферометра по предлагаемой схеме позволит намного расши. рить верхний предел повышения чувствительности интерферометра и перемещениям при одновременном упрощении оптической схемы его отражательных систем. Для предотвращения возможности одновременного наблгодения в поле зрения интерферометра пнтерференционных картин разной чувствительности ширина плоских зеркал, установленных на подвижной каретке равна ширине применяемого пучка света, а расстояние между биссектрисами прямых углов подвижного н неподвижного уголковых отражателей в каждой ветви интерфсрометра равна нли больше полушпрпны применяемого пучка света,11 р едм ет изобр стени яИнтерферометр для измерения линейных перемещений объекта, содержащий источник света, систему для разделения светового пучка от источника света на две ветви, каретку, связываемую с объектом, отражательные системы в виде подвижных уголковых и плоских отражателей, расположенных на каретке, и неподвижных уголковых отражателей, и отсчетное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности интерферометра и упрощения устройства, отражательные системы установлены в какдои ветви интерферометра и состоят из одного неподвижного уголкового отражателя и одного подвижного уголкового и плоского отражателей, расположенный на каретке так, что биссектрисы прямых углов между отражающими гранями неподвижных и подвикных уголковых отражателей смещены друг относительно друга на расстояние, равное отношению расстояния между осью первого пучка лучей, падающего на подвижный уголковый отражатель, и биссектрисой прямого угла последнего, к уменьшенному на единицу числу прохождений пучком света пути между уголковыми отражателями в каждой ветви интерферометра при прямом ходе лучей, а середины плоских отражателей расположены на биссектрггсах прямых углов подвижных уголковых отражателей,407185 и 1 Составитель ЛоозоваТехред Т. Ускова Корректор И. Позднлковска 51 сдактор В, Зивтынь Подписноов СССР аказ 1672ЦНИ 11 ерсповец 11 ап городска 51 т 15 пография Изд, 1149ПИ Государственного по делам изоо Москва, Ж760а Миниь 1 тийд,5,4 / омитета Сов тений п оть тшска 51 иаО