Способ измерения длины волны монохроматического излучения и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01J9/02 

выход последнего соединен с ЭВМ, а его информационные входы - с соответствующими выходами схемы управления счетом полос.

1. Способ измерения длины волны .монохроматического излучения, соглас-i но которому интерферометр освещают излучениями эталонного и измеряемого источников, изменяют разность хода интерферометра, производят одновременный счет интерференционных полос эталонного и измеряемого излучений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости измерений, производят счет интерференционных полос между всеми совпадениями во всем интервале счета, фиксируют результаты счета числа интерференционных полосот эталонного Рд и от измеряемого РИ источников между совпадениями, ближайшими к центру, и групп равноотстояпщх совпадений в начале и конце интервала счета и находят измеряемую длину волны Лц по формуле iiiirift ..:. Яи Л р где j - длина волны излучения эта- . лонного источника. 2 Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее источник эталонного излучения, интерферометр с переменной разностью хода, оптически связанный с двумя фотоприемниками, к выходам которых подключены фор№1рую1цие устройства, схему совпадений устройство зпяравления счетом полос и ЭВМ, причем выходы формиру ощих устройств соединены с входами схемы совпадений и устройства управ(Л ления счетом полос, отличающ е е с я тем, что, с целью.повышения точности и снижения трудоемкости измерений, оно дополнительно содержит счетньй регистр совпадений, оперативное запоминающее устройство, схему равнозначности, синхронизатор и устройство сбора и вьщачи данных, . IND причем выход совпадений соедиCD СП нен с входом счетного 1 егистра совпадений, входы оперативного запомисо эо нающего устройства соединены с выходами счетного регистра совпадений, входы синхронизации счетного .регистра совпадений и оперативного запоми(Нающего устройства соединены с соот-. ветствующими выходами синхрониза т6ра, выходы оперативного запоминающего устройства .и счетного регистра совпадений соединены с входами схемы равнозначности, а выход последней соединен с управляющими пходами устройства управления счетом полос ri устройства сбора и вьщачи данных.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в метрологических установках высоюй точности.

Известны способ и устройство для измерения длины волны монохроматического излучения Ct 1 псринцип действия которого заключается в освещении интерферометра излучениями эталонной и измеряемой длин волн, изменении разности хода интерферометра, одновременном счете интерференционных полос от эталонной и измеряемой длин волн и измерении дробной части порядка интерференции для одной из длин волн (методом заполнения ВЧ-колебаниями) в начале и в конце интервала счета. Оно содержит интерферометр Майкельсона с подвижным зеркалом, служащим Для модуляции световых потоков эталонного и измеряемого оптических квантовых генераторов, двухканальиую электронную систему счета цепых интерференционных полос, стартстопш формирователь, блок управдения, обеспечивамщий динамический счет полос, цифровой блок отсчета дробной части порядка интерференции и фотоприемники, регистрирунн ке мощуля1 оо световых потоков,соединенные с.входами соответствующих каналов двухкаиальной электронной системы счета целых полос, выходы которой соединены с входами электронных счетчиков, фикСирушсих число интерференищок пвх полос.

Недостатком описанного способа и устройства является влияние неравномерности хода каретки интерферометра и вибраций на точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения длины волны монохроматического излучения, согласно ко торому интерферометр освещают налу-; чениями эталонного и измеряемого источников, изменяют разность хода интерферометра, производят одновременный счет интерферен1щонных полос

эталонного и измеряемого излучений в интервале, ограниченном моментами совпадений фаз интерференционных сигналов.

I Устройство для реализации этого способа содержит источник эталонного излучения, интерферометр с переменной разностью хода, оптически связанный с двумя фотоприемниками,, к выходам которых подключены формирукщиё устройстваJ схему совпадений, устройство управления счетом полос и ЭВМ, причем выходы формирукицих устройств соединены со входами совпадений и устройства управления счетом полос.

Недостатком описанных способа и. устройства является ограничение точности измерений временным разрешением схемы совпадений,

Ц0лью изобретения является повышрние точности и снижение трудоемкости измерений.

Это достигается тем, что по способу измерения длины волмы монохроматического излучения, согласно которому интерферометр освещают издучели; ниями эталонного и измеряемого источников, изменяют разность хода интерферометра, производятодновременный счет интерференционных полос эталонного и измеряемого излучё1йй1 в интервале, ограниченном моментами

совпадений фаз интерференционшлс сигналов, счет интерференционных полос производят между всеми совпадениями во всем интервале счета, фиксирует результаты счета числа интерференционных полос от эталонного PJ и от измеряемого Р„ источников между сов-, падениями ближайших к центру групп равноотстоящих совпадений в начале и конце интервала счета, и находят измеряемую длину волны Д„ по формуле

И АЭ

где Xj - длина волны излучения эталонного источника, В устройство для измерения длины волны монохроматического излучения. содержащее источник эталонного излучения, интерферометр, оптически связанный с двумя фотоприемниками, к выходам которых подключены формирующие устройства, схему совпадений, устройство управления счетом полос и ЭВМ, причем выходы формирукга х устройств соединены с входами схемы совпадений и устррйства управления счетом полос, вводят дополнительно.счетный регистр совпадений, оператив ное запоминающее устройство, схему равкозиачности, синхронизатор и устройство сбора и вьщачи данных, выход схемы совпадений соединяю т с входом . счетного регистрасовпадений, входы оперативного, запоминакя го устройства соединяют с выходами счетного регистра совпадений, входы синхронизации счетного регистра совпадений и оперативного запоминающего устройства соединяют с соответствующими выходами синхронизатора, выходы оперативного запоминающего устройства и I счетного регистра совпадений соединяют с входами схемы равнозначнбсти, а вшсод последней соединяют с управяяюв1ими входами устройства управлени счетом полос и устройства сбора и вы дачи данных, выход которого соединен с ЭВМ, а информационные входы - с со ответствующюш вььсодами схемы управ: ..ения счетом полоь. №афнг. t изображена принципиальная схема устройства; на фигi 2 временные диаграммы следования интерференционных полос. Устройство для реализации способа измерения длины волны излучения монохроматического источника состоит : из р асположенных по ходу луча источника излучения эталонной длины волны 1 интерферометра 2 с переменной разндстмо хода, фотоприемников 3 и 4, формируЮ1 |их устройств 5 и б, схемы совпадений 7, устройства управления счетом волос 8,счетного регистра сов падений 9, оперативного запоминающего -устройства 10, схемы равнозначности Vi, синхронизатора 12, устройства сбора и вьщачи данных 13 и , ЭШ 14. Вькоды фотопри ников 3 и 4 соединены с входа)4И формирующих устройств 5 и б, выход: которых соединены с входами схемы совпадегчй 7 и устройства управления счетом полос 3 Выход совпадений 7 соединен с входом счетного регистра совпадений 9, входы оперативного запоминакщего устройства 10 соединены с выходами счетного регистр совпадений 9 так, что первый вход оперативного запоминающего устройства 10 соединен с вторым разрядом счетного регистра совпадений, второй - с третьим и т.д. Входы синхронизации счетного регистра совпадений 9 и оперативного запоминаквцего устройства 10 соединены с соответствующими выходами синхронизатора 12. Выходы оперативного запоминающего устройства 10 и счетного реги-ят стра совпадений 9 соединены с входами схемы равнозначности 11, а выход последней соединен с управляющими входа ш устройства управления счетом полос 8 к устройства сбора и В14цачи данных 13, причем выход последнего соединен с ЭВМ 14, и информационные входы устройства сбора и вьщачи данных 13 соединены с информационньми выходами устройства управления счетом полос 8, Сбор измерения длины волны монохромашческого источника осуществляется епедукщим образом. Излучением эталонного источника 1 и излучением измеряемой длины волны освещают терферометр 2. Изменяют разность хода интерферометра 2, при этом модуляция излучения воспринимаются фотохфиемником 3 и 4 и преобразуется в электрические сигналы, которые формируются по длительности устройствами 5 и б и поступают на схему совпадений 7, вьщеляяицую совпадения интерференционных полос с заданной точностью. На фиг. 2 изображены временные дИагра1 е4Ы следования интерференционtodx полос при изменении разности хода интерферометра для эталонной длину волны Д, и измеряемой Л. По оси } отложены временные интервалы между ближайшшв интерференционными полосаfOi. Совпадением считается временной интервал. Не превьшающий времени разрешения применяемой схемы совпадений. Как видно из фиг 2, совпадения следуют группами, состоящими из ряда равноотстакицих совпадений. Центр группы совпадений соответствует наш 1еньшему временному интервалу между интерференционными полосами этап; ; лонного и измеряемого излучения, т.е. наиболее точному совпадению. Для определения центра группы совпадений необходимо записать все следующие подряд совпадения в одНой группе. Сигналы с выхода совпадений 7 поступают на Ьчет.ный регистр совпаяеций 9, который фиксирует количество совпадений в группе. Затем синхро низатор 12 управляет устройством так, что в оперативное запоминающее устройство 10 (ОЗУ) информация из СРС переписьшается уменьшенной вдвое а во время прихода второй группы совпадений схема равнозначности ti сравнивает текущее значение числа совпадений с записанным числом в ОЗУ и вьщеляет импульс в момент их равенства, т.е. в момент, соответствующий математииескому ожиданию появления центра группы совпадений. Вынеленный импульс заправляет устрой стйсм управления счетом полос 8, через которое информация посту-, пает ка устройство сбора и вы дачи данных 13, сопряженное с ЭВМ 14. Предлагаемый способ и устройстве для его реализации позволяет эначи- , тельно снизить трудоемкость и повысить точность измерения длин волн, что позволяет упростить выспше звенья поверочной схемы для средств измере-НИИ длины. Точность измерений S зависит от интервала изменения разности хода интерферометра (), времени разрешения применяемой схемы совпадений (rf|& и числа совпадений в группе (п) и определяется по формуле Р: . При применении предлагаемого спо-- соба точность повышается по сравнению с прототипом в п раз. трудоемкости можно оценить из следующих соображений. Рассматривая все сочетания m отсчетов в начале и конце интервала, мы за один проход каретки получаем 2т равноточных измерений.

« L/

irnMsgovgoo шзомтэс гои