Устройство для измерения линейных перемещений

СОЮЗ СОВЕТСНИКхцюлююеаипРЕСПУБЛИК ае а уд 1 С 01 В 11/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее лазер, двухлучевой интерферометр, включающий референтный и информационный.отражатели, образующие измерительныйканал, и светоделительный интерференционный элемент, фотопреобраэователи и схему счета, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, оно снабжено дополнительным референтным отражателем .и интерференционным элементом образующими в совокупности с информационным отражателем второй измерительный канал, волоконно-оптическим преобразователем, оптически связывающим оба измерительных канала, интерференционный элемент выполнен в виде призмы с тремя светоделительными поверхностями, а длина резонатора лазера связана с разностью ходов лучей в первом и во втором измерительных каналах следующим соотношением .,-,ь, 2 О е где4, 4- разности ходов лучей в первом и во втором измерительных каналах Сюсоответственно; д - длина резонатора лазера; р- целое число.Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при измерении линейных перемещений объектов,Преимущественно изобретение может 5быть использовано при создании высокоточных измерительных систем, координатно-измерительных машин, инструментальных микроскопов и прецизионныхметаллорежущих станков, а также для 10научных исследований,Известно устройство для измерения линейных перемещений, содержащеелазер, двухлучевой интерферометр синтерференционным светоделительным 15.элементом, референтным отражателем,информационным отражателем и светоделительным элементом, фотопреобразователи и схему счета полос 11.Недостатком известного устройства 20является узкий (малый) диапазон измерений при использовании в качестве источника когерентного оптического излучения нестабилизированного по частоте одномодового лазера. Этот недостаток обусловлен тем, что в указанныхусловиях диапазон измерений ограниченполовиной длины резонатора используемого лазера.Наиболее близким к изобретению ЗОявляется устройство для измерения линейных перемещений, содержащее лазер,двухлучевой интерферометр, включающий референтный и информационныйотражатели, образующие измерительныйканал, и светоделительный интерференционный элемент, фотопреобразователи и схему счета 2 .Недостатком известного устройстваявляется ограниченный диапазон измерения в случае использования в схеме нестабилизированного одномодовоголазера, поскольку при разности плечинтерферометра, равной длине резонатора лазера, контрастность интерферен 5ционной картины равна нулю, что и ограничивает диапазон измерений,Цель изобретения - расширениедиапазона измерения.Поставленная цель достигается тем,что устройство для измерения линейных перемещений, содержащее лазер,двухлучевой интерферометр, включающий референтный и информационный отражатели, образующие измерительныйканал, и светоделительный интерфе.ренционный элемент, фотопреобразователи и схему счета, снабжено дополнительными референтным отражателем и интерференционным элементом, образующими в совокупности с информационным отражателем второй измерительный канал, волоконно-оптическим преобразователем, оптически связывающим оба измерительных канала, интерференционный элемент выполнен в виде призмы с тремя светоделительными поверхностями, а длина резонатора лазера связана с разностью ходов лучей в первом и во втором измерительных каналах следующим соотношениемгде- разности ходов лучейв первом и во второмизмерительных каналахсоответственно;- длина резонатора лазера;- целое число.На фиг.1 показана оптическая схема устройства для измерения линейных перемещений, на фиг.2 - зависимость контраста интерференционной картины пт разности хода лучей с основным референтным отражателем, на фиг.3 то же, с дополнительным референтным отражателем; на фиг.4 - результирующая зависимость контраста от разности хода с двумя референтными отражателями на выходе волоконно-оптического преобразователя.Устройство содержит лазер 1, светоделительный интерференционный элемент 2 с тремя светоделительными поверхностями Ф,и, информационный отражатель 3, закрепляемый на объекте 4, референтный отражатель 5, отражающие элементы 6, дополнительный референтный отражатель 7, интерференционный элемент 8, волоконно-оптический преобразователь 9, фотопреобразователи 1 О и схему 11 счета полос.Призма 12 светоделительного интерференционного элемента 2, информацион ный отражатель 3 и референтный отража тель 5 образуют первый измерительный канал; призма 12 светоделительного интерференционного элемента 2, отражающие элементы 6, информационный отражатель 3, дополнительный референтный отражатель 7 и интерференци-, онный отражатель 8 образуют второй измерительный каналВ месте локализации интерференционной картины обоих измерительных каналов установлены входные торцы бло1095 ОЗ 4 Фиг,мационным отражателем 3. Эта функциятакже периодическая с периодом,равным половине длины резонатора лазера. Максимальный контраст будет равен 0,8 и минимальный 0,5, что вполне достаточно для чувствительностифотоэлектрических фотопреобраэователей 10. На фотопреобразователи 10поступают оптические сигналы свыходных торцов волоконно-оптического преобразователя 9, сдвинутыепо фазе на 1 /4 ширины интерференционной полосы. Далее они преобразуются в соответствующие электрические сигналы и подаются в схему 11 счета полос. Использование изобретения позволяет увеличить диапазон измеренияустройства при применении в нем вкачестве источника когерентного оп тического излучения нестабилизирован.ного по частоте одномодового лазера, так как суммарная. контрастностьинтерференционных полос никогда небудет равна нулю. Диапазон иэмере Ония ограничивается лишь побочнымифакторами; турбулентностью среды,где распространяется излучение визмерительном плече интерферометра,чувствительностью фотопреобразователей, качеством усилителей итв де/5 аб.,иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,23ВНИИПИ Госудапо делам изоб 113035, Москв Тираж 587твенного комитетений и открытийЖ, Раушская