Способ измерения длины волны монохроматического излучения и устройство для его осуществления

( 91 . (31) А СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБ 51) О 01 Х 9/О СА ЗОБ ЕНИЯ ДЕ П:"ЛЬСТВ. И АВТОРСКОМ Рд Рй где л лонноизлучения этадлина висточник терв длин СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ(72) С.А. Абрамов, Б.Л. Буковский, 10.Ф, Томашевский и А.К. Торопов (71) Сибирский государственный науч . но-исследовательский институт метрологии(56) 1, Авторское свидетельство СССРУ 3227 ч 8, кл, О 01 Б 9/02, 1971.2. Буковский Б.Л, и др. Установкадля относительных измерений лазерных длин волн в широком спектральном,диапазоне. ПТЭ, Ф 3, 1974,с, 175-17.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ измерения длины волны .монохроматического излучения, соглас-. но которому интерферометр освещают излучениями эталонного и измеряемого источников, изменяют разность хода интерферометра, производят одновременный счет интерференционных полос эталонного и измеряемого излучений, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости измерений, производят счет интерференционных полос между всеми совпадениями во всем интервале счета, фиксируют результаты счета числа интерференционных полос "от эталонного Г, и от измеряемого Р источников между совпадениями, ближайшими к центру; и групп равноотстоящих совпадений в начале и конце инала счета и находят измеряемуюу волны. 1 по формуле 2 Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее источник эталонного излучения, интерферометр с переменной разностью хода, оптически связанный с двумя фотоприемниками, к выходам которых подключены формирующие устройства, схему совпа дений, устройство управления счетомполос и ЭВМ, причем выходы формирующих устройств соединены с входами схемы совпадений и устройства управления счетом полос, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью. повышения точности и снижения трудоемкости измерений, оно дополнительно содержит счетный регистр совпадений,.оперативное запоминающее устройство, схему равнозначности, синхронизатор и устройство сбора и выдачи данных, причем выход схемы совпадений соединен с входом счетного регистра совпадений, входы оперативного запоминающего устройства соединены с вы- . ходами счетного регистра совпадений, входы синхронизации счетного,регистра совпадений и оперативного запоми,нающего устройства соединены с соот-. ветствующими выходами синхронизатора, выходы оперативного запоминающего тройства и счетного регистра совдений соединены с входами схемыравнозначности, а выход последнейсоединен с управляющими лходами усройства управления счетом полос иустройства сбора и выдачи данных,1026538выход последнего соединен с ЗВМ, а ствующимн выходами схемы управленияего информационные входы - с соответ счетом полос.20 6Изобретение относится к областиизмерительной техники и может бытьиспользовано в метрологических устанонках высщей точности.Известны способ и устройство дляизмерения длины волны монохроматичес"кого излучения 3 3 принцип действиякоторого заключается в освещении интерферометра излучениями эталонной н,измеряемой длин волн, изменении раз Оности хода интерферометра, одновременном счете интерференционных полосот эталонной и измеряемой длин волни измерении дробной части порядкаинтерференции для одной из длин волн 1(методом заполнения ВЧ-колебаниями)в начале и и конце интервала счета,Оно содержит интерферометр Майкельсона с подвижным зеркалом, служащимдля модуляции световых потоков эталонного и измеряемого оптическихквантовых генераторов, двухканальную электронную систему счета целых интерференционных полос, стартстопиый формирователь, блок управления, обеспечивающий динамическийсчет полос, цифровой блок отсчетащюбной части порядка интерференциии фотоприемники, регистрирующие модуляцию световых потоков, соединенные ЗОс.входами соответствующих каналовдвухканальной электронной системысчета целых полос, выходы которойсоединены с входами электронных счетчиков, фиксирующих число интерферен- Зцнокйнх полос,Недостатком описанного способа иустройства является влияние неравномерности хода каретки интерферометра и вибраций на точность измерения. 4 ОНаиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяспособ измерения длины волны монохро.матического излучения, согласно ко-торому интерферометр освещают излу-;чениями эталонного и измеряемогоисточников, изменяют разность ходаинтерферометра, производят одновре,менный счет ннтерференционных полос 3эталонного и измеряемого излучений в интервале, ограниченном моментами совпадений фаз интерференционных сигналов.Устройство для реализации этого способа содержит источник эталонного излучения, ннтерферометр с переменной разностью хода, оптиЧески связан- ный с двумя фотоприемниками,: к выходам которых подключены формирующие устройства, схему совпадений, устройство управления счетом полос и ЭВМ,. ,причем выходы Формирующих устройств соединены со входами схемы совпадений и устройства управления счетом полос,Недостатком описанных способа и . устройства является ограничение точности измерений временнь 1 м разреюением схемы совпадений.Целью изобретения является новыщение точности и снижение трудоемкостй измерений.Это достигается тем, что по способу измерения длины нонны монохроматического излучения, согласно кото рому интерферометр освещают излуче. ннями эталонного н измеряемого источников, изменяют разность хода иитерферометра, производят одновременный счет интерференционных полос эта. ,лонного и измеряемого излучений в интервале, ограниченном моментамисовпадений фаз интерференционных сигналов, счет ннтерференционных полос производят между всеми совпадениями во всем интервапе счета, фиксируют результаты .счета числа интерференцнонных полос от эталонного Р и от измеряемого Р источников между сов-, падениями ближайших к центру групп равноотстоящих совпадений в начале и конце интервала счета, н находят измеряемую длину волны Л, по формулеРзЪ=А,ригде- длина волны излучения эта"лонного источника.В устройство для измерения длины волны монохроматического излучения,538 49, входы оперативного запоминающегоустройства 10 соединены с выходамисчетного регистра совпадений 9 так,что первый вход оперативного запоминающего устройства 10 соединен с вторым разрядом счетного регистра совпадений, второй - .с третьим и т.д. , Входы синхронизации счетного регистра,совпадений 9 и оперативного запоминающего устройства 10 соединены с со-.ответствующими выходами синхронизатора 12. Выходы оперативного запоминающего устройства 10 и счетного регистра совпадений 9 соединены с входами схемы равнозначности 1 1, а выход . последней соединен с уцравляющимивходами устройства управления счетомполос 8 и устройства сбора и выдачи данных 13, причем выход последнегосоединен с ЭВМ 14и информационные входы устройства сбора и выдачи данных 13 соединены с информационнымивыходами устройства управления счетом полос 8.Сбор измерения длины волны моно-хроматического источника осуществляется следующим образом. Излучениемэталонного источника 1 и излучением измеряемой длины волны освещают ингтерферометр 2. Изменяют разность хода ,интерферометра 2, при этом модуляцияизлучения воспринимаются фотоприемником 3 и 4 и преобразуется в электрические сигналы, которые формируются по длительности устройствами 5 и 6 и поступают на схему совпадений 7, выделяющую совпадения интерференцноннцх полос с заданной точностью.На фиг. 2 изображены временные диаграммы следования интерференционнцх полос при изменении разности хода интерферометра для эталонной длины волны В .и измеряемой В . По осиу отложены временные интервалы между ближайшиьщ интерференционными полосами. Совпадением считается временной интервал, не превышающий времени разрешения применяемой схемы совпа дений.Как видно иэ фиг. 2, совпадения следуют группамисостоящими иэ ря да равноотстающих совпадений. Центр группы совпадений соответствует на- именьшему временному интервалу между интерференционными полосами эта лонного и измеряемого излучения, т.е. наиболее точному совпадению. Для определения центра группы совпа 1026 содержащее источник эталонного излучения, интерферометр, оптически связанный с двумя фотоприемниками, квыходам которых подключены формирующие устройства, схему совпадений, 5устройство управления счетом полоси ЭВМ, причем вьиодц формирующихустройств соединены с входами схемысовпадений и устройства управлениясчетом полос, вводят дополнительно: . 10счетный регистр совпадений, оператив"ное запоминающее устройство, схемуравнозначности, синхронизатор и устройство сбора и выдачи данных, выходсхемы совпадений соединяют с входом 15, счетного регистра совпадений, входыоператйвного. запоминающего устройства еоединяют с выходами счетногорегистра совпадений, входы синхронизации счетного регистра совпадений 26и оперативного запоминающего устройства соединяют с соответствующими,выходами синхронизатора, выходы оперативного запоминающего устройства и,, счетного регистра совпадений соеди: няют с входами схемы равнозначности,а выход последней соединяют с управляющими входами устройства управлениясчетом полос и устройства сбора и выдачи данных, выход которого соединенс ЭВИ, а информационные входы - с со.ответствующими выходами схемы управ,"ления. счетом полос.На фиг. 1 изображена принципиаль"ная схема устройства; на фиг. 2- 35временные диаграммыследования интерференционных полос,Устройство для реализации способа измерения длины волны излучениямоиохроматического источника состоит щ/из расположенных по ходу луча источ. ника излучения эталонной длины волны1 йнтерферометра 2 с переменной раз- .ностью хода, фотоприемников 3 и 4,. счетом полос З,счетного регистра совиаденйй 9, оперативного запоминающе-го устройства 10, схемы равнозначности 11, синхронизатора 12, устрой-:50ства сбора и выдачи данных 13 и .ф.ЭВМ 14Выходи фотоприемников 3 и 4соединены с входами формирующих устройств 5 и 6, выходы которых соединены с входами схемы совпадений 7 и 55устройства управления счетом полос 8.Выход схемы совпадений 7 соединен свходом счетного регистра совпаденийфдений необходимо записать все следующие подряд совпадения в одной группе.Сигналы с выхода совпадений 7 поступают на счетный регистр совпа деций 9, который Фиксирует количество совпадений в группе. Затем синхронизатор 12 управляет устройством так, что в оперативное запоминающее устройство 3 О (ОЗУ) информация из СРС переписывается уменьшенной вдвое, а во время прихода второй группы совпаденнй схема равнозначности 1 сравнивает текущее значение числасовпадений с записанным числом в ОЗУ и выделяет импульс в момент их равенства, т,е. в момент, соответствующий математическому ожиданию появления центра группы совпадений. Выделенный импульс управляет устрой 20 ством управления счетом полос 8, через которое информация поступает на устройство сбора и вы"дачи данных 13, сопряженное с ЗИМ 14. 25 Предлагаемый способ и устройствсдля его реализации позволяет значи-,тельно снизить трудоемкость и повысить точность измерения длин волн,что позволяет упростить высшие звеньяповерочной схемы для средств измерений длины.Точность измерений 9 зависит отинтервала изменения разности .ходаинтерферометра (Р), времени разрешения применяемой схемы совпадений;фи числа совпадений в группеЙопределяется по формулеРйЯ 3 й е ю ф2 У,При применении предлагаемого способа точность повышается по сравнению с прототипом в и раз.Снижение трудоемкости можно оценить из следующих соображений. Рассматривая все сочетания в отсчетов в начале и конце интервала, мы за один проход каретки получаем 2 щ равноточных измерений."Патен филиал Редактор О. Юрко Ю Ъ + + щжрю о ф у" Ю ъ" ъФэоювЫгои ова Корректор Е, Рощко По о комит и откры ская на