Двухлучевой интерферометр для измерения перемещений объектов Советский патент 1983 года по МПК G01B9/02 

изобретение относится к измерительной технике, а именно к классу интерферометров , и может быть использовано для измерения перемещений различных объектов в трубах машого диаметра, в частности в канале ядерного реактора, при воздействии на исследуемые объекты различных внешних условий температур, вибраций, ионизирук«дих излучений.

Известен двухлучевой интерферометр для измерения перемещения объектов, , включающий в себя источник света лазер, телескюпическую систему для расширения пучка лучей лазера, узел разделения и рекомбинации основного и опорного пучков лучей лазера, два фотоприемника с разделительной призмой и диафрагмами для реверсивного счета интерференционных полос, и подвижную и неподвижную триппель - призьм i. уголковые отражатели, изготовленные в виде стеклянных тетраэдров), достоинством которых гявляется сохранение ширины и направления интерференционных полос при небольших наклонах призмы, неизбежных при их перемещении или влиянии условий окружающей среды tl

Недостатком известного интерферометра является сложность изготовления зтих призм, а также невозможность . применения в условиях влияющих на их оптические свойства, а именно в полях ионизирующих излучений или при наличии больших градиентов температур.

Наиболее близкий к предлагаемому двухлучевой интерферометр .для из10мерения перемещений объектов содержит монохроматический источник света, узел разделения и рекомбинации основного и опорного пучков лучей, основную и опорную системы неплоских от15ражателей с параллельным ходом лучей, каждая из которых включает главное вогнутое и центральное зеркало, расположенное в фокусе главного вогнутого зерксша и два фотоприемника

20 для реверсивного счета интерференционных полос С2}.

Основная .и опорная систеглы нешюских отрс1жателей состоят из главного вогнутого зеркала - сферического

25 или параболического - и центрального зеркала сферического или параболического,расположенного в фокусе главного вогнутого зеркала кошачий

30 глаз . Простота их изготовления, невысо кие требования к качеству их направ ляющих перемещения, отсутствие поверхностей с внутренним отражением позволяют использовать такие системы для работы в полях ионизирующих излучений и в условиях больших градиентов температур. Однако данный интерферометр невозможно использовать для измерения перемещений объе та в трубах малого диаметра в уелориях изменяющейся внешней среды изналичия больших габаритных размеров в двух направлениях. Цель изобретения - измерение перемещений объектов в трубах малого диаметра в условиях изменяюшейся внешней среды. Поставленная цель достигается те что в двухлучевом интерферометре для измерения перемещений объектов, содержащем монохроматический источник света, узел разделения и рекомбинации основного и опорного пучков лучей а Основную и опорную системы неплоских отражателей о параллельным ходом лучей, каждая из которых включает главное вогнутое и централ ное зеркало, располо кенное -в фокусе главного вогнутого зеркала, два фот приеМника для реверсивного счета ин терференционных , основная и опорная системы неплоских отражателей расположены последовательно вдоль трубы, а главное вогнутое зеркало ближней к узлу разделения и рекомбинации основного и опорного пучков лучей системы неплос;ких отра жателей выполнено в виде сегментов, симметричного относительно.его диаметра . На фиг. 1 представлена схема, интерферометра для измерения перемещений объектов ) на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Двухлучевой интерферометр для . измерения перемещений объектов содержит монохроматический источник 1 света, узел разделения и рекомбинации опорного и основного пучков лучей, состоящий из плоских отклоняющих зеркал 2, 3, 4 и светоделительных пластин 5, б, 7, ближнюю iK узлу разделения и рекомбинации, двух пучков лучей систему неплоских отражатед ей с параллельным ходом лучей, состоящую из центрального зеркала 8 и главного вогнутого зеркала 9, выполненного в виде сегмента, симметричного относительно ег.о диаметра, и дальнюю систему неплоских отражателей, состоящую из главного вогнутого зеркала 10 и центральиого зеркала 11, фотоприемники 12 для реверсивного счета интерференционных полос. Интерферометр поме1цается в трубу 13 с диаметром. Интерферометр работает следуюим образом. Пучок лучей из монохроматического источника 1 света с помощью плоских отклоняющих зеркал 2-4 направляют на светоделительную пластину 5 и елят по амплитуде на пучки 1 и П. Зеркало 4 поворачивает пучок И вдоль оси трубы 13, На пути пучка П устанавливают главное вогнутое зеркало 9 ближней к узлу разделения и рекомбинации системы неплоских отражателей, включагадей зеркала 8 и 9, таким образом, чтобы оно не мешало проходу пучка 1. к дальней системе неплоских отражателей, в которую входят зеркала 10 и 11. После отражения 1учка 1 от системы неплоских отраaтeлeй . из зеркал 10 и 11, а пучка II от системы неплоских отражателей из зеркал 8 и 9 отраженные пучки 1 и П собираются на светоделительной пластине б. При этом пучок II попадает на пластину б с помощью зеркала 3. На светоделительной пластине 6 происходит интерференция пучков 1 и П. Световой поток от интерференционной картины разделяется на две части по амплитуде светоделительной пластиной 7 и попадает на фотоприемники 12, настроенные таким образом, что сигналы, получаемые с них, сдвинуты по фазе на 90°, что позволяет производить реверсивный счет интерференционных полос. При перемещении исследуемого объекта и жестко связанной с ним Одной из систем неплоских отражателей из зеркал 8 и 9 (или другойсистемы из зеркал 10 и 117 изменяется разность оптических длин пути опорного и основного пучков лучей, что приводит к перемещению интерференционных полос, подсчитываемых реверсивным счетчиком (не показан ). В данном интерферометре расположение и конструкция зеркала 9 в виде сегмента, симметричного относительно его диаметра, шириной, равной диаметру светового пучка лучей, позволяет одному из пучков лучей пройти сквозь ближнюю систему неплоских отражателей из зеркала 8 и 9 и отразиться от дальней системы неплоских отражателей из зеркал 10 и 11. При таком расположении систем неплоских отражателей устраняется влияние внешних условий на результаты измерения перемещений в трубе малого диаметра, поскольку эти условия одинаково влияют на оптическую длину пути как основного, так и опорного пучков лучей. При изменении внешних условий (температуры, величины ионизирующих излучений и т.п. 7 -происходит одновременное уменьшение или увеличение оптической длины пути как опорного, так и основного пучка лучей, что исключает появление погрешности от воздействия окружающей cpeztH на результаты измерения .перемещений различных объектов в трубах малого диаметра. Таким образом, предлагаемый интерферометр позволяет осуществлять измерение перемещений различных объектов в трубах малого диаметра в изменяющихся внешних условиях. Формула изобретения Двухлучевой интерферометр для измерения перемещений объектов, содержащий монохроматический источник света, узел разделения и рекомбинаЩии основного и. опорнЬго пучков лучей, основную и опорную системы неплоских отражателей с параллельным х:одом лучей, каждая из которых включает главное вогнутое и центргш ное зеркёшо, расположенное в фокусе главного вогнутого зеркала, два фотоприемника для реверсивного счета интерференционных полос, отличающийся тем, что, с целью измерения перемещений объектов в трубах малого диаметра в условиях изменяющейся внешней среды, основная и опорная системы: неплоских отражателей расположены последовательновдоль трубы, а главное вогнутое зеркало ближней к узлу разделения и рекомбинации основного и опорного пучков лучей системы неплоских отражателей выполнено в виде сегмента, симметричного относительно его диаметра. Источники информации, принятые вовнимание при зкспертизе 1.Коломийцев Ю.В. Интерферометры Л., Машиностроение, 1976, с. 191192. 2.Патент США № 3809481, кл. 356-106, 197С (прототип).

i

5

L