Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта

(56) Авторское свидетельство СССРУ 407185, кл. С 01 В 9/02, 1974.(54) ИНТЕРФЕРОИЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборамдля измерения перемещений и длинобъекта, и может быть использованов приборостроении, точном машиностроенин. Целью изобретения является повышение точности измерения эа счетувеличения количества измерительныхотрезков, Для достижения цели формируют два ортогонально-поляризованныхлуча. Направляют каждый луч на соот 4 ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ветствующую световоэвращающую систему, выполненную в виде трех уголковых отражателей, один из которых установлен на каретке, связанной собъектом, а на биссектрисах двух других установлены плоские зеркала,Расстояние 8 между нормалями плоских зеркал определяется по формуле3 = 8 Ь/и+8, где Ь - расстояние открая грани уголкового отражателя добиссектрисы его прямого угла, дширина светового луча; и - коэффициент умножения оптической разностихода лучей света. После сведения лучей при смещении каретки интерференционные полосы смещаются. Счет интерференционных полос и направлениеих смещения осуществляется в электронном блоке, содержащем фотоприемники и реверсивный счетчик. 4 ил.Изобретение относится к измеригельной технике, а именно к приборамдля измерения перемещений и длинобъекта, и может быть использованов приборостроении, точном машиностроении, а также в метрологических лабораториях,Цель изобретения - повышение точности измерения за счет увеличенияколичестгя измерительных отрезкови уменьшения чувствительности интерферометря к непрямолинейности переме-.:. щения каретки,На фиг, 1 представлена функциональная схема интерферометра для из-.мерения линейных перемещений объек та; на Фиг. 2 - световозвращяющаясистема;, на Фиг. 3 - то же, виц сле"ВЯ на фиГ. 4 - блок -схема Фотоэлек-грончого блокаИнтерферометр для измерения линейных перемещений объекта содержитисточник 1 когерентного света, устачовленнь 5 е по ходу.излучения первую,.пластинку 2 Ъ /8 и систему 3 для раз,целения пучка, которая оптическисвязана с зеркалами 4 и 5, второйпластинкой 6 7 /8, которая оптическисвязана с зеркалом 7 и второй системой 8 Для раэцеления пучка с которой оптически связано зеркало 9, дваполяроида 10 и 11, оптически связанные с системой 8 для разделения пучка. и зеркалом 9, фотоэлектронныйблок 12, входы которого оптическисвязаны с поляроидами 10 и 11, каретку 13 где световозвращение системы14 и 15 установленные в каждой ветви интерферометря Одна из коороптически сзязана с зеркалом 5, адругая - с зеркалом 7, каждая световозвращающая система 14 и 15 состоитиз уголкового отражателя 16 (17),укрепленного на. каретке 3. двухуголковых отражс.телей 18 (19) и20 (21), зеркал 2 (23) и 24 (25),оптически связанных с уголковым отражателем 16 (17) и установленныхтаким образом. что ребра уголковыхотражателей 18 и 20 (19 и 21) перпендикулярны ребру уголкового отражателя 16 (17), биссектрисы прямыхуглов смещены параллельно одна другой аа расстояьие 1 , определяемоепо Формуле Где Ь - расстояние От края Грани уголкового Отражателя 18 (19)до биссектрисы его прямогоугла;д -. ширина луча света;п - коэффициент умножения оптической разности хода лучейсвета,а середины зеркал 22 ,23) и 24 (25)находятся ня биссектрисах прямыхуглов уголковых отражателей 18 (19)и 20 (21,) .Оптические оси глястинок 2 и 6Ъ /8 параллельны плоскости поляризации луча когерентногс света, выходящего нз источника 1, Оптическаяплоскость одного из поляроидов 10параллельна плоскости поляризацииОдной из ОртОГОняльных составляю20 щих луча света упавшего ня него яоптическая плоскость поляроида 11перпендикулярна оптической плоскостиполяроида 10. Системь 3 и 8 для разделения пучка выполнены таким образом, что разбивают псдающий на нихлуч света на два луча света Одинаковой интенсивности,На фиг. 2 и 3 изображено взаимноерасположение уголковых отражателей30 и зеркал в световозвращающей системе:Отражатели 18 и 20 выполнены на одном основании, представляющем собойуголковый отражатель, путем нанесения на одну половину Одной его граниотражающего слоя, толщина котороголежит в пределах- 28 Ьд) 42(ЗЬд)от - в-- ДОи+8 и а участок, параллельный ребру, от40кряя Грани выполнен прозрачным длялуча света и имеет длину, равнуюребру, и ширину, определяемю поФормуле45= -Д(2-ьд)Для того,чтобы не внести искажений вход луча света в световозвращающей системе, ширина зеркал 22 (23)и 24 (25) не должна превышать четырех расстояний 3,Фотоэлектронный блок 14 фиг. 4)содержит фотоприемники 26 и 27, входы которых оптически связаны соответственно с поляроидами 10 и 11,а выходы электрически связаны с входом блока 28 определения направления перемещения, а выход фотоприемника 26 также связан с одним из вхоцов реверсивного счетчика 29, второйзвход которого связан с выходом блока 28. Выход реверсивного счетчика 29 является выходом интерферометра,Интерферометр работает следующим образом.Луч от источника, 1 когерентногс света проходит через пластину 2 1 /8, в Результате чего образуются два ортогонально поляризованных оптических сигнала, разбивается системой 3 для разделения пучка на два луча; Один из этих лучей зеркалами 4 и 5 направляется на световсзвращающую систему 14 первой ветви интерферометра и возвращается в систему 3 для Разделения пучка, а второй луч зеркалом 7 направляется на свето- возвращающую систему .15 второй ветви интерферометра и также возвращается в систему 3, пройдя при этом дважды пластинку б, что приводит к дополнительному сдвигу ортогональных составляющих луча света одна относительноодругой по фазе на 90 . В системе 3 оба луча света интерферируют. Полученный оптический сигнал делится на два луча при помощи второй системы 8 для разделения пучка, один иэ лучей направляется на один из полярои . дов 10, а второй зеркалом 9 - на поляроид 11, Полярсиды 10 и 11 выделяют каждый свою ортогональную составляющую луча света и направляют ее ча свой фотоприемник 26, 27 фотоэлектронного блока 12.Фотоприемники 26 и 27 преобразуют оптические сигналы в последовательности электрических импульсов, сдвинутых один относительно другой поофазе на 90 , что необходимо для реверсивного счета световых полос, причем в зависимости от направления движения каретки 13 вместе с отражателями 16 и 17 этот сдвиг либо положительный, либо отрицательный. Искомое смещение каретки определяется числом световых полос и знаком.формула изобретения1. Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта, содержащей последовательно установленные источник света и систему для разделения светового пучка от источника на две ветви, в одной из которых последовательно установлены и оптически связаны два зеркала и первая световозвращающая система, выполненная6861 8 Ьс 1и+8 45 50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 в виде двух угслковых отражателей,в другой последовательно установлены и оптически связаны зеркало ивторая светсвсзвращающая система, выполненная аналогична первой, кареткусвязываемую с объектом, на которойустан влены пс одному уголковому отражателю из каждой ветви, вторуюсистему для Разцеления светового пучка, вход которой связан с выходамисветсвозвращающих систем обеих ветвей, и фотоэлектронный блок, входыкоторого связаны с выходами второйсистемы для разделения световогопучка, с т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности измерения, он снабжен пластинкой в 1/8длины волны, установленной между источником света и первой системой дляразделения пучка, второй пластинкойв 1/8 длины волны, установленной водной из ветвей пс ходу излученияперед зеркалом, двумя анализаторами,установленными перед соответствующими входами фотоэлектронного блока,двумя дополнительными уголковыми отражателями, установленными соответственно в каждой световозвращающейсистеме так, что ребро одного из основных уголковых отражателей параллельно ребру дополнительного уголкового отражателя, ребро уголковогоотражателя, установленного на. каретке, перпендикулярно ребру дополнительного угслковсгс отражателя, ичетырьмя зеркалами, установленнымипопарно на биссектрисах прямых угловкаждой пары основного и дополнительного угслковых отражателей, а расстояние 8 между биссектрисами прямых углов этих уголковых отражателейвыбрано из соотношения где Ь - расстояние от края граниуголкового отражателя до биссектрисы его прямого угла;а - ширина светового пучка;и - коэффициент умножения оптической разности хода лучейсвета. 2. Интерферометр по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения конструкции, каждаяпара основного и дополнительногоуголковых отражателей установлена наобщем основании, представляющем со 14168 б 1бой уголковый отражатель, на половину одной из граней которого нанесен отражательный слой, толщина которого лежит в пределах от128 Ьс 1) -Г 2(8 Ь-чй)от-- до и+8 и а участок грани, параллельный ребру основа.ния отражателя, выполнен про 5где 12 (2 о+с 1),расстояние между биссектрисами прямых углов в паре основного и дополнительного уголковых отражателей, ширина пучка света. зрачным и имеет длину, равную длинеребра, и ширину, определяемую поформуле5 1130 ушска Ужгород оек Произво о-полиг КИПИ Госу о делам Москва оставитель М Тираж рствеиобретеЖ,еское предприятие,Корректор С.Че