ИНТЕРФЕРОМЕТР Российский патент 2011 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения деформации твердых тел оптическими средствами.

Известен интерферометр (а.с. СССР №1749700, G01B 9/02, опубл. 1992, Бюл. №27), содержащий источник когерентного излучения, последовательно расположенные по ходу излучения коллиматор, светоделитель, отражательную решетку, закрепленную на исследуемом объекте, полупрозрачное зеркало и регистратор интерференционной картины.

Недостатком известного интерферометра является низкая точность измерения в условиях динамического нагружения в связи с использованием дифракционной решетки, закрепляемой на исследуемом объекте, а также из-за значительных погрешностей при определении деформаций исследуемого объекта через изменение ширины полос интерференции.

Известен интерферометр, выбранный в качестве прототипа (a.c. CCCP №507771, G01B 11/24, опубл. 1976, Бюл. №11), содержащий последовательно расположенные источник когерентного излучения, коллиматор, полупрозрачное зеркало, эталонный оптический клин и видеоконтрольный блок, причем исследуемым объектом является пластина с зеркально-полированной поверхностью.

Недостатком известного решения является невозможность исследования деформаций объекта, особенно при его сложном динамическом нагружении.

Задачей настоящего изобретения является осуществление высокоточного измерения поперечных деформаций исследуемого объекта, находящегося в сложном динамическом нагружении.

Технический результат при решении поставленной задачи достигается тем, что в интерферометре, содержащем источник когерентного излучения, коллиматор, полупрозрачное зеркало, оптический клин и видеоконтрольный блок, оптический клин закреплен в держателе, имеющем жесткую связь с исследуемым объектом, деформацию которого измеряют. При этом рабочий пучок излучения, отразившийся от деформирующейся полированной поверхности исследуемого объекта, интерферирует с пучком, отразившимся от эталонной поверхности оптического клина. Полученная интерференционная картина регистрируется видеоконтрольным блоком, включающим скоростную видеокамеру и средство записи изображений изменяющейся интерференционной картины, например ПЭВМ.

На чертеже изображен описываемый интерферометр.

Интерферометр для бесконтактного измерения деформаций содержит источник когерентного излучения - лазер 1, коллиматор 2 для увеличения диаметра пучка в соответствие с исследуемой площадью деформирующейся зеркально-полированной поверхности 3 исследуемого объекта 4, полупрозрачное зеркало 5, оптический клин 6 и видеоконтрольный блок, состоящий из скоростной видеокамеры 7 и средства записи 8 изображений изменяющейся интерференционной картины. Оптический клин 6 закреплен в держателе 9, который жестко связан с исследуемым объектом 4. Видеокамера 7, полупрозрачное зеркало 5 и оптический клин 6 расположены на одной оптической оси, перпендикулярной зеркально-полированной поверхности 3 исследуемого объекта 4. Эталонная поверхность 10 оптического клина 6 располагается примерно параллельно зеркально-полированной поверхности 3 исследуемого объекта 4 так, чтобы получить удобный для исследований вид интерференционной картины. Противоположная сторона 11 оптического клина 6 наклонена по отношению к эталонной поверхности 10. Величина угла наклона противоположной стороны 11 оптического клина 6 выбирается такой, чтобы отражаемые от нее паразитные пучки излучения не накладывались на исследуемое поле с изображением интерференционной картины.

Интерферометр работает следующим образом.

Луч лазера 1, пройдя через коллиматор 2, отражается от полупрозрачного зеркала 5 и направляется на оптический клин 6, где разделяется на два пучка. Рабочий пучок, прошедший через оптический клин 6, падает на деформирующуюся зеркально-полированную поверхность 3 исследуемого объекта 4, жестко связанного через держатель 9 с оптическим клином 6, и, отразившись от нее, интерферирует с эталонным пучком, образовавшимся в результате отражения излучения лазера внутри оптического клина 6 от его эталонной поверхности 10. Полученная таким образом интерференционная картина, пройдя через полупрозрачное зеркало 5, фиксируется с помощью скоростной видеокамеры 7 и далее регистрируется средством записи 8. По характеру изменения интерференционной картины может быть сделана качественная оценка деформации исследуемого объекта 4, а количественное значение поперечной деформации зеркально-полированной поверхности 3 определяют путем счета интерференционных линий, прошедших через конкретную рассматриваемую точку исследуемого поля.

Благодаря жесткой связи оптического клина через держатель с исследуемым объектом оптическая схема интерферометра нечувствительна к вибрациям и смещениям исследуемого объекта в целом, что дает возможность получать стабильную интерференционную картину без смазок и искажений в сложных условиях воздействия на исследуемый объект, например, в случае исследования режущей части инструмента непосредственно в процессе резания.

Таким образом, описанный интерферометр позволяет осуществить высокоточные измерения поперечных деформаций исследуемого объекта, находящегося в сложном динамическом нагружении.

Интерферометр содержит источник когерентного излучения, коллиматор, полупрозрачное зеркало, оптический клин и видеоконтрольный блок. Оптический клин закреплен в держателе, имеющем жесткую связь с исследуемым объектом. Видеоконтрольный блок состоит из скоростной видеокамеры и средства записи изображений изменяющейся интерференционной картины. При этом видеокамера, полупрозрачное зеркало и оптический клин расположены на одной оптической оси, перпендикулярной зеркально-полированной поверхности исследуемого объекта. 1 ил.

Интерферометр, содержащий источник когерентного излучения, коллиматор, полупрозрачное зеркало, оптический клин и видеоконтрольный блок, отличающийся тем, что оптический клин закреплен в держателе, имеющем жесткую связь с исследуемым объектом, видеоконтрольный блок состоит из скоростной видеокамеры и средства записи изображений изменяющейся интерференционной картины, при этом видеокамера, полупрозрачное зеркало и оптический клин расположены на одной оптической оси, перпендикулярной зеркально-полированной поверхности исследуемого объекта.