Интерферометр для измерения больших перемещений

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублнк пц,993 О;1 1(61.) Дополнительное к авт. саид-ву- (22) Заявлено 240681 Р 1) 3305990/25-28 с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликоваио 300183, Бюллетень М 4 Дата опубликования описания 30.01.83 Н 1 М. Кл.з 6 01 В 9/02 6 01 В 11/00 государственный комитет СССР по деяам изобретений и открытийЬ.Н.Голубев Московский ордена Ленина институт инженеров геодезии, " аэроФотосъемки и картографии(71) Заявитель54) ИНТЕРфЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БОЛЬШИХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙИзобретение относится к иэмери тельной технике и может быть использовано, в частности, для интерференционных измерений больших перемещений в геодезии, метрологии, машиностроении и др.Известны интерферометры типа Майкельсона для измерения больших до нескольких десятков метров) перемещений, в которых измерение осуществляется путем счета интерференционных полос прн движений концевого от-. ражателя вдоль всей измеряемой дистан. ции 1.Однако в этих интерферометрах для получения искомой длины, редуцированной к вакууму, требуется дополнительно измерять показатель преломления воздуха, для чего необходимо выполнять измерения температуры, давления и влажности с последующим вычис лением показателя преломления, или же использовать дополнительный интерферометр, специально предназначенный для определения показателя преломления воздуха.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является интерферометр для измерения больших перемещений, содержащий источник света, светоделитель, делящий световой поток на два пучка, неподвижный отражатель, расположенный в одном пучке, подвижный отражатель, расположенный в другом пучке с воэможностью перемещения влоль оси этого пучка, н регистрирующий блок со счетчиком интерференционных полос2 .Недостатком такого интерферометра является низкая производительность измерения из-за необходимости использования дополнительных измерительных средств для определения показателя преломления воздуха, например датчиков температуры и давления воздсха, по показаниям которых вычисляют показатель преломления и вводят соответствующую поправку в измеренное расстояние. Кроме того, интерферометр характеризуется недостаточно высокой точностью измерения ввидутого, что показатель преломления определяется обычно в месте расположения ннтерферометра, в то время как необходимо знать значение показателя преломления, осредненное вдоль всей трассы измерения, по которой движется отражатель. Это обстоятельство важно993011 ли длинах трасс, исчисляющихся десятками метров,Таким образом, наличие дополнит=льных измерительных средств увеличивает обьем измерительных операцийи тем самым снижает производительность измерений, а отсутствие возможости получения строго осредцецноговдоль трассы значения показа. селяпреломления воздуха снижает точностьокончательного результата измерения. 10Цель изобретения - повышение производительности и точности измерения за счет исключения необходимостидополнительньх измерений для определения показателя преломления воздухаи обеспечения непосредственного получения длины, приведенной к вакууму,Указанная цель достигается тем,что интерферометр для измерения большах перемещений снабжен вакуумной камерой в ц 1 олценной с возможностьюперемещения в направлении, совпадающзм с направлением перемещения подвижного уголкового отражателя, апоследний установлен внутри этой камерыВакуумная камера выполнена в видегофрированной трубки из вакуумнойрезины с возможностью сжатия и растяжения вдоль ее оси, передний конецгофрированной трубки снабжен металлической плитой с прозрачным окномдля прохоца светового потока, задний конец этой трубки снабжен металлической плитой соединенной с подвижным отражателем, а на плитах за- З 5 и т,д. этот процесс повторяется докреплецы электромагниты,нюю металлическую плиту 12, к которой жестко прикреплен подвижныйуголковый отражатель б ( гофрированная трубка 9 может быть и прямоугольного или квадратного сечения,важно, чтобы ее конструкция обеспечивала возможность сжатия и растяжения по типу мехова. Передняя 10и задняя 12 металлические плиты имеют выступы 13, обеспечивающие движение камеры 4 по направляющим 5. Наплитах 10 и 12 жестко смонтированыэлектромагниты 14 и 15, обеспечивающие при их включении прочное сцепление с платформсй 11, несущей направляющие 5,Интерферометр работает следующим образом.При перемещении подвижного уголкового отражателя б в камере 4 (фиг.1) счетчик 8 интерференционных полос производит счет интерференционных полос. Когда подвижный уголковый отражатель б в камере доходит до конечного положения, счет полос прекращают (не выключая счетчика 8, чтобы сохранить сосчитанное число полос, а преградив путь световому потоку) и передвигают .камеру 4 вдоль линии измерения при неподвижном положении подвижного уголкового отражателя б до тех пор, пока он снова не займет исходное положение в камере 4. Затемопять перемещают подвижный уголковый отражатель б в неподвижной камере, возобновляя при этом счет полос тех пор, пока подвижный уголковыйотражатель б не пройдет всю измеряемую ди ст а н цию. На фиг. 1 изображена схема интерферометра для измерения больших перемещений, ца фиг. 2 - вариант конструк 40 ции вакуумной камеры с помещенным в цей подвижным уголковым отражателем.Ицтерферометр содержит ( фиг. 1) источик 1 света, светоделитель 2 для разделеция светового потока на опор%а ный и диста щиоцный пучки. неподвижный уголковый отражатель 3, установленный в оцорцом пучке, вакуумную камеру 4, установленную с возможностью перемещения по направляющим 5 вдоль оси дистанционного пучка, подвиж 56 цый уголковый отражатель б, смонтированный внутри вакуумной камеры 4 в дистанциоццом пучке с возможностью перемещения в пределах камеры в направлении движения самой55 камеры, и регистрирующий блок 7 со счетчиком,8 интерференциснных полос,Вакуумная камера 4 (фиг. 2 ) выполнена в виде гофрированной трубки 9 из специальной вакуумной резины 6 О с внутренними распорцыми кольцами ( не показаны) для предохранения от сплющивания атмосферным давлением и имеет переднюю металлическую пли.;у 10 с прозрачным окном 11 и задБолее детально работа устройства может быть разъяснена на основе фиг. 2Сначала при выключенных электромагнитах 14 и 15 вакуумную камеру 4 устанавливают в исходное положение, при котором подвижный уголковый отражатель б находится на конце измеряемой линии. Затем включают электромагнит 14, жестко фиксирующий переднюю металлическую плиту 10 на платформе 16, и двигают заднюю металлическую плиту 12 с подвижным уголковым отражателем б по направлению к светоделителю 2. При этом камера 4 сжимается и происходит изменение разности хода интерференцирующих пучков за счет изменения вакуумного пути в дистанционном пучке, счетчик 8 интерференционных полос производит счет полос. После сжатия камеры 4 до некоторого конечного положения, показанного точечным пунктиром на фиг., 2, включают электромагнит 15 жестко фиксируя тем самым положение подвижного уголкового отражателя б, а электромагнит 14 выключают, освобождая таким образом переднюю плиту камеры 4, вследствие чегокамера разжимается и занимает новоеположение, оказываясь передвинутойвдоль линии измерения. Далее включением электромагнита 14 фиксируютположение передней металлической плиты 10, выключают электромагнит 15,освобождая заднюю металлическую плиту 12 с подвижным уголковым отражателем б, двигают этот отражатель б,сжимая камеру 4 и т.д. При этом каж- Одый раз при включении электромагнита15 прекращают, а при включении электромагнита 14 возобновляют работу счетчика 8 интерференционных полос.Следует отметить, что совершенно 15не обязательно при сжатии камеры 4 до-.биваться каждый раэ перемещения подвижного уголкового отражателя б точнона одну.и ту же величину. Сжатиеи растяжение камеры 4 служит лишь для 20того, чтобы обеспечить движение этого отражателя б в вакууме на протяжении всей трассы, а накапливающийсчетчик 8 интерференционных полосработает только во время перемещения этого отражателя б, котороепроисходит дискретными участками,и длины этих участков могут бытьпроизвольными, так как в сумме онив любом .случае составляют полную дли- ЗОну измеряемой дистанции,Использование предлагаемого интерферометра обеспечивает непосредственное получение значения длины,. редуцированной к вакууму без определения показателя преломления воздуха и беэ заключения всей измеряемой дистанции в вакуумную трубу, чтопозволяет повысить производительность и точность измерения.формула изобретения1. Интерферометр для измерениябольших перемещений, содержащий источник света, светоделитель, делящийсветовой поток на два пучка, неподвижный отражатель, расположенныйв одном пучке, подвижный отражатель,расположенный в другом пучке с возможностью перемещения вдоль оси этого пучка,и регистрирующий блок сосчетчиком интерференционных полос,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения производительностии точности измерения, он снабженвакуумной камерой, выполненной с возможностью перемещения в направлении,совпадающем с направлением перемещения подвижного уголкового отражателя, а последний установлен внутриэтой камеры.2. Интерферометр по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что вакуумная камера выполнена в виде гофрированной трубки иэ вакуумной резиныс возможностью сжатия н растяжениявдоль ее оси, передний конец гофрированной трубки снабжен металлической плитой с прозрачным окном дляпрохода светового потока, задний конец этой трубки снабжен металлической плитой, соединенной с подвижнымотражателем, а на плитах закрепленыэлектромагниты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Коломийцев Ю.В, Интерферометры.Л., "Машиностроение", 1976, с. 189194.2. Там же, с. 191, рис. 89 (прототип) .993011 л л д Составитель Л.ЛобзоваБезродная Техред А.Бабинец Коррект тко дакт Заказ 4 ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Тираж 600 ИПИ Государственно о делам изобретени 5, Москва, Ж, РПодписноекомитета СССРоткрытийская наб , д. 4/5