SU1416861A1 - Интерферометр дл измерени линейных перемещений объекта - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к приборам дл  измерени  перемещений и длин объекта, и может быть использовано в приборостроении, точном машиностроении . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  за счет увеличени  количества измерительных отрезков. Дл  достижени  цели формируют два ортогонально-пол ризованных луча. Направл ют каждый луч на соответствующую световозврадающую систему , выполненную в виде трех уголковых отражателей, один из которых установлен на каретке, св занной с объектом, а на биссектрисах двух других установлены плоские зеркала. Рассто ние S между нормал ми плоских зеркал определ етс  по формуле 5 8b-4d/n+8, где b - рассто ние от кра  грани уголкового отражател  до биссектрисы его пр мого угла; d - ширина светового луча; п - коэффициент умножени  оптической разности хода лучей света. После сведени  лучей при смещении каретки интерференционные полосы смещаютс . Счет интерференционных полос и направление их смещени  осуществл етс  в электронном блоке, содержащем фотоприемники и реверсивный счетчик. 4 ил. с $ (Л с

Description

05 00 СП)

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к приборам

;дл  измерени  перемещений и длин объекта, и может быть использовано в приборостроении, точном машиностроении ,, а также в метрологических ла боратори хр

Цель изобретени  -- повышение точности измерени  за счет увеличени 

;количества измерительных отрезков

:и уменьшени  чувствительности интер;ферометра х непр моли ейности переме щени  каретки,

I На фиг, 1 представлена функцио-

: нальна  ог.ама интерферометра дл  изгМереии  линейных перемещений объекта; , на фиг. 2 - световозвращаюп а 

система, на фкг. 3 - то же, вид еле™ Baj на фиг 4 - блок-схема фотоэлек- кронного блока.

: Ин гер4)ерометр дл  измерени  ли- перемещений объекта содержит

источник 1 когерентного света, установленные по ходу, излучени  первую

:.Ш1астинку 2 7, /8 и систему 3 дл  раз: делени  пучка,, котора  оптически св зана с зеркалами 4 и 5,, второй гшастинкой 6 Л /8, котора  оптически св зана с зеркалом 75 и второй системой 8 дл  разделени  лучка с которой оптически св зано зеркало 9, два пол роида 10 и ll оптически св занные с системой 8 дл  разделени  пучка и зеркалом 9, фотоэлектронный блок 12,, входы которого оптически св заны с пол роидами 10 и 11 каретку 13., где световозвращение системы 14 и 15, установленные в каждой ветви интерферометра, одна из которых оптически св зана с зеркалом 5 а друга  - с зеркгшом 7 кажда  свето- возвращающа  система и 15 состои из уголкового отражател  16 (17), укрештенного на каретке 13, двух уголковых отражателей 18 (19) и 20 (21) ., зеркал 22 (23) и 24 (25), оптически св занных с уголковым отражателем 16 (17) и установленных таким образоьз. что ребра уголковых отражателей 18 и 20 (19 и 21) пер- пекдикул ркы ребру уголкового отражател  16 (17)s биссектрисы пр мых углов смещены параллельно одна другой на рассто ние S , определ емое по формуле

t п+8

где b - рассто ние от кра  грани

уголкового отражател  18(19) до биссектрисы его пр мого угла;

d - ширина луча света; п - коэффициент умножени  оптической разности хода лучей света,

а середины зеркал 22 (23) и 24 (25) наход тс  на биссектрисах пр мых углов yroj-iKOBMX отражателей 18 (19) и 20 (21),

Оптические оси гшастинск 2 и 6 /В параллельны nXiOCKocTH пол риза ции луча когерентного света, выход щего из источника 1. Оптическа  плоскость одного из пол роидов Ю параллельна плоскости пол ризации одной из ортогоналчьньгх состазл -п- щих луча света, упавшего на него„ а оптическа  плоскость пол роида 11 перпендикул рна оптической плоскости пол роида 10. Системы 3 и 8 дл  разделени  пучка выполнены таким образом , что разбивают подающий на них луч света на два луча света одинаковой интенсивности,

S

На фиг. 2 и 3 изображено взат-шое расположение уголковьЕХ отражателей и зеркал в световоэвращающей системе-. Отражатели 18 и 20 выполнены на од ном основании, представл ющем собой уголковый отражатель, путем нанесени  на одну половину одной его грани отра кающего сло , толщина которого лежит в пределах

от

-J2(8b-4d) -J 2(8b-4d)

а участок, параллельнь { ребру от кра  грани выполнен прозрачньм длт  луча света и имее7 ,цлн у, равную ребру, и ширину, определ емую по формуле

J Г2().

Дл  того, .чтобы не внести искажений вход луча света Б световозвра щающей системе, ширина зеркал 22 (23) и 24 (25) не должна превышать четырех рассто ний S.

Фотоэлектронный блок 14 (фиг. 4) содерлшт фотоприемники 26 и 275 входы которых оптически св заны соответственно с пол роидами 10 и 11,, а вькоды электрически св заны с входом блока 28 определени  направлени  перемещени  5 а выход фотоприемника 26 такжа св зан с одним кг входов реверсивного счетчика 29, второй

31

вход которого св зан с выходом блока 28. Выход реверсивного счетчика 29  вл етс  выходом интерферометра.

Интерферометр работает следующим образом.

Луч от источника, когерентного света проходит через пластину

2 Л/8, в результате чего образуютс  два ортогонально пол ризованных оптических сигнала, разбиваетс  системой 3 дл  разделени  пучка на два луча; Один из этих лучей зеркалами

4 и 5 направл етс  на световозвра- щающую систему 14 первой ветви интерферометра и возвращаетс  в систему

3дл  разделени  пучка, а второй

луч зеркалом 7 направл етс  на свето возвращающую систему,15 второй ветви интерферометра и также возвращаетс  в систему 3, пройд  при этом дважды пластинку 6, что приводит к дополнительному сдвигу ортогональных составл ющих луча света одна относительно

Q

Другой по фазе на 90 . В системе 3 оба луча света интерферируют. Полученный оптический сигнал делитс  на два луча при помощи второй системы 8 дл  разделени  пучка, один из лучей направл етс  на один из пол роидов 10, а второй зеркалом 9 - на пол роид 11. Пол роиды Ю и 11 выдел ют каждый свою ортогональную составл ющую луча света и направл ют ее на свой фотоприемник 26, 27 фотоэлектронного блока 12.

Фотоприемники 26 и 27 преобразуют оптические сигналы в последовательности электрических импульсов, сдвинутых один относительно другой по фазе на 90 , что необходимо дл  реверсивного счета световых полос, причем в зависимости от направлени  движени  каретки 13 вместе с отражател ми 16 и 17 этот сдвиг либо положительный , либо отрицательньй. Искомое смещение каретки определ етс  числом световых полос и знаком.

Claims (2)

1. Интерферометр дл  измерени  линейных перемещений объекта, содержащей последовательно установленные источник света и систему дл  разделени  светового пучка от источника на две ветви, в одной из которых последовательно установлены и оптически св заны два зеркапа и перва  све- товозвращающа  система, выполненна 

6861

в виде двух уголковых отражателей, в другой последовательно установлены и оптически св заны зеркало и втора  световозвращающа  система, выполненна  аналогично первой, каретку св зываемую с объектом, на которой установлены по одному уголковому отражателю из каждой ветви, вторую 1Q систему дл  разделени  светового пучка , вход, которой св зан с выходами световозвращающих систем обеих ветвей , и фотоэлектронньш; блок, входы которого св заны с выходами второй

g системы дл  разделени  светового

лучка, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , он снабжен пластинкой в 1/8 длины волны, установленной между ис

точником света и первой системой дл 

разделени  пучка, второй пластинкой в 1/8 длины волны, установленной в одной из ветвей по ходу излучени  перед зеркалом, двум  анализаторами,

установленнь ш перед Соответствующими входами фотоэлектронного блока, двум  дополнительными уголковыми отражател ми , установленными соответственно в каждой светоБозвращающей системе так, что ребро одного из ос- HOEHfcix уголковых отражателей параллельно ребру дополнительного уголкового отражател , ребро уголкового отражател , установленного на карет- ке, перпендикул рно ребру дополнительного уголкового отражател , и четырьм  зеркалами, установленными попарно на биссектрисах пр мых углов каждой пары основного и дополнитель- кого уголковых отражателей, а рассто ние S между биссектрисами пр мых углов этих уголковых отражателей выбрано из соотношени 

45

Sbzld

п+8 .

где b - рассто ние от кра  грани

уголкового отражател  до биссектрисы его Пр мого угла; gQ d - щирина светового пучка;

п - коэффициент умножени  оптической разности хода лучей света,

2. Интерферометр по п. 1, о т - 55личающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции, кажда  пара основного и дополнительного уголковых отражателей установлена на общем основании, представл ющем со514168616

бой уголковьй отражатель, на полови- зрачным и имеет длину, равную длине ну одной из граней которого нанесен ребра, и ширину, определ емую по отражательный слой, толщина которого формуле

5 (25+d),

лежит в пределах от

-Г2 () -IzCSb-Ad)

QJ, П/-,

зрачным и имеет длину, равную длине ребра, и ширину, определ емую по формуле

(25+d),

где о - рассто ние между биссектри

0

16

т2.г.

23(22

S(2

)

фиг.з