Способ измерения дробной части интерференционной полосы и устройство для его реализации

801017669 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. К АВТОРСК ВИДЕТЕЛЬСТВУ Бюл. 11 а.18шин и Ю,В,Мищенко ий ордена Ленина и ордей Революции энергетичес" Рэ (ЛИи р э (ях) 1си с 12 Л где К видетельство СССРВ 9/02, 1959.я техника", 1977 р США У1/ОО,ным обр сину нен ния фобло ор(71) Московскна Октябрьскокий институт(54) СПОСОБ ИЗМЮЕНИЯ ДРОБНОЙ ЧАСТИ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ ПОЛОСЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ.(57) 1. Способ измерения дробной час, ти интерференционной полосы, заключающийся в том, что формируют интерференционную картину в виде интерференционных полос, осуществляют принудительные периодические перемещения полос по синусоидальному закону в плоскости анализа, преобразуют распределение освещенности полос в плоскости анализа в электрический сигнал и выделяют первую и вторую гармонические составляющие электрического сигнала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повывения точности измерения, определяют амплитудные значения первой и второй гармонических составляющих электрического сигнала, знакиполуволн первой и второй гармоничес- . ких составляющих в момент времени, соответствующий среднему значению периода принудительного перемещения полос, а величину дробной части интерференционной полосы определяпо соотноцению- дробная часть интерференци"онной полосы в долях полосы; ,Р - амплитудные значения первой и второй гармонических состав ляоцих электрического сигнала; ЭИЗ), 3 (АТ - Функции Бесселявторого и первого порядкапервого рода с аргументом Щ А - амплитуда принудительного периодического перемещения полос; +1 - при совпадении знаков полу- Яволн первой и второй гаомо" 1 щ- нических составляювих электрического сигнала; -1 - при несовпадении знаков полуФааь волн первой и второй гармонических составляющих элект" Ф 1 рического сигнала2. Устройство для измерения дробой части интерфеоенционной полосы одержащее интерферометр с подвижзеркалом, установленным на пре" азователе перемещения, генераторсоидального напряжения, соеди" мый с лреоорааоаателем перемеееподвижного зеркала интерферометра. топреобразователь,предусилитель,ки выделения первой и второй гар" оник и блок вычисления, о т л иа ю щ е е с я тем, чт с целью101 У 669 20 ла Г 33 повышения точности измерений, оно снабжено соединенными последовательно первым амплитудный детектором и- первым аналого-цифровым преобраэова" . телем, первым блоком определения знака, соединенными последовательно вторым амплитудным детектором и вторым аналого-цифровым преобразователем, вторым блоком определения знака,бло-, ком сравнения знаков, входы которого соединены с генератором синусоидального напряжения и выходами первого и второго блоков определения знака,1Изобретение относится к измерительной технике в частности к изме"рению величины дробной части интерФеренционной полосы в сдвиге интерференционной картины, и может быть 5использовано в производстве высокоточных измерительных систем координатно"измерительных машин, инструментальных микроссопов и прецизион".ных станков.известен способ измерения дробной части интерференционной полосы,заключающийся в создании равномер"ного движения интерференционных полос интерференционной картины, Фик" 15сации оптицеских сигналов в двухточках измерения, преобразования оптических сигналов в электрическиеи измерении разности фаз электрических сигналов 1 1 ,Однако этот способ не обладаетвысокой точностью измерения дробнойчасти интерференционной полосы,таккак на точность измерения оказываютсильное влияние возможные неравномерности в движении системы интерференционных полос и наличие обратного хода при возвращении системы в .исходное состояние.Известно также устройство для измерения дробной части интерференци"онной полосы, состоящее из интерферометра, генератора синусоидальногонапряжения, соединенного с подвижным зеркалом интерферометра, фотопреобразователя, двух предусилите. лей, двух блоков выделения первойгармоники сигнала Фототока, двух. а выход - с входом .блока вычисления,к двум другим входам которого подклюцены соответственно .выходы первогои второго аналого-цифрового преобразователя, выход предварительного усилителя соединен с входами блоков выделения первой и второй гармоник, а выходы последних соединены соответственно с входами первого амплитудного детектора и первого аналого-цифрового преобразователя и второго амплитудного детектора и второго аналого-цифрового преобразователя. 2триггеров Ямидта и блока вычисления дробной части интерференционной полосы 2.Недостатком устройства является невысокая точность измерения, так как на точность оказывает большое влияние нестабильность порога срабатывания триггеров и нестабильность амплитуды синусоидальной развертки.Наиболее близким к изобретению является способ измерения дробной части интерференционной полосы, заключающийся в том, цто формируют интерференционную картину в виде интерференционных полос, осуществляют принудительные периодические перемещения полос по синусоидальному закону в плоскости анализа, преобразуют .распределенйе освещенности полос в плоскости анализа в электрический сигнал и вы" даляют первую и.вторую гармонические, составляющие электрического сигнала. В .способе предусматривается также возможность квадратирования переменной составляющей электрйческого сигнаНедостатком способа является невысокая точность измерений, так как в результате уже первого квадратирования переменной составляющей в коэф" фициенте при второй гармонической составляющей появляется постоянный член, не зайисящий от величины измеряемого параметра, при .этом возможна ситуация, когда этот член будет больше ампли" туды переменной составляющей в коэффициенте при второй гармонической3 - 10.17669 составляющей., при этом будет нарушен алгоритм измеренияИзвестно также устройство для из- И мерения дробной. части интерференцион-.ной полосы, содержащее интерферометр луволн первой:.и. второй -гор"монических составляющихэлектрического сигйала;Устройство для измерения .дробнойчасти интерференционной полосы снабжено соединенным последовательно . .первым амплитудным детектором и:первым аналого-цифровыи преобразователем,первым блоком определения знака,. соединенными .последовательно вторым амплитудным детектором и вторым аналого-цифровым преобразователем; аторым ".блоком определения знака, блокомсравнения знаков, входы которого соединены с генератором синусоидальногонапряжения и входами йереого ивторого блоков определения знайавыход - с входом блока вычисления;к двум другим входам которогО подклю".,чены соответственно выходй первог 6и второго аналого-цифрового преобра",яователявыход предварительного уеи"лителя соединен с входами блоков. выделения первой и второй гармоник,а выходы последних соединены соответ-ственно с входами первого амплитудного детектора и первого аналого-цйфроного преобразователя и второгоамплитудного детектора и второго анао .лого-циФрового преобразовтеля,На чертеже представлена Фок-схе".ма устройства длл измерения дробнойчасти интерференционной полосы,Способ измерения дробной. частиинтерференционной гюлосы заключаетсяв следующем,Е.ли зеркало интерферометра пере"мещает=я по синусоидальному закону д - Л 510 ЬР 1А Я; где д - мгновенное смещение зеркала;Я " амплитуда принудительнрго .периодического перемещения интерференционных полос;Ъ - длина волны;со - частота колебаний, тогда после преобразования электрический сигнал р будетр:2 с сов ЮВМмИ+ 2 КЩ 1)где а " коэффициент, зависящий от мощности оптического излуче",. с подвижным зеркалом, установленным на преобразователе перемещения, генера- тор оинусоидального напряжейия, соединенный с преобразователем:пере" мещения подвижного зеркала интерФерометра, Фотопреобразовател, пред- усилитель, .блоки выделения первой и второй:гармоник и блок вычисления. Устройство содержит также и квадратов 3 ),иНедостатком устройства являются неточности в формировании логической последовательности и нарушении алго" ритма измврения. Иэ-за наличия после кеадратирования в сигнале составляю" , щих, независящих от величины перемещения объекта,Целью изобретения является повышение. точности измерения, ЮПоставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения дробной части интерФеренционной полосы .определяет амплитудные значения пер- вой и вторсй. гармонических состав- .зв лявщих:электрического сигнала, знаки пощволн первой и второй гармоничес-, ких составляющих в,иомент времени, соответствующий среднему значению периода принудительного перемещения полос,: е величину дробной части интерФеренционнои полосы определяют гю соотноаениа где К " дробная часть интерферен"циог 1 ной полосы. в долях по"лосы;Р,т,:Р 1 : " амплитудные значения пер"вой и. второй гармонических босоставляющих электрическотгосйгнала;:2(МЩУ Функции Бесселя второго и71017669 .. строенных .на частоты первой и. второй .нулевой уровень, срабатывания. Логи- гармонических составляющих электри- ческие уровниформйрующиеся на. вы ческого сигнала. С выходов. блоков ходах блоков 13 и 14 несут информа" 6 и 7 сигналы гармонических состав- цию о знаках полуволн.и подаются на . ляющих йоступ 4 ют: на входы амплитуд-. Ф два входа блока 15 сравнения знаков ных детекторов 8 и 9, выходы которых На стробирующий"вход этого блока до-,. . соедииены со входами аналого"цифро-. ступает сигнал с генератора 3, .По вых преобразователей 10.и 11, Сигналы данным,.полученным с аналого-цифровых. с выходов аналого-цифровых преобра-. преобразователей 10 и 11 и блока 15, . зователей 10:и 11, несущие информациюв блок 12 вычмсаяет величину.дробной об :амплитудных.:значенияхпервой и .части порядка интерФеренции. второй гармойических составляющих . ;. Таким образом, за счет применения :электрического сигнала, поступают способа измерения дробной части интерна два. входа блока 12. Фвренционной полосы, реализуемого првдСигналы с выходов блоков 6 и 7, 1 з лагаемым устройством, обеспечивается :постуйают также на входы двух бло- . возможность .вычисленйя. необходимого ков 13. и 1 Ф определейия знака. полу" параметра, не прибегая к квадратироволны соответствующих гармонических . ванию, следовательно айщаается точсоставляющих, прицем в качестве бло- ность измерения. Так может бвть опре нов.1.3:и .14 могут применяться анало в делена, например О,001-0,0601 часть говые.компараторы, настроенные на интерференционной полосы,.ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений н откры413035 Носква, Ж, Рауаская на4 вейФилиал ППП "Патент", г. Ужгород,