Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести Советский патент 1983 года по МПК G01V7/14 

; Изобретение относится к гравимет 1 ри1: и предназначено для абсолютных измерений ускорения силы тяжести методом свободного падения на .подвижном основании, Известно устройство для измерени аОсолюткого значения ускорения силы тяжести методом свободного падения массивного тела, содержащее катапул ту, вакуумироваиную камеру, падающе тело с отражателем, интерферометрическую систему, соединенную с фотоэлектронным преобразователем, систе му регистрации пути и времени падеima. тела г монохрсчматический источ:ник излучеЕ-гия tlj, Недостатком этого устройства явл ется наличие обратной связи мелоду икгеноерометром и источником моно-X р ом а т и ч е с к о г о из л у ч е и и я, которая уху.гдшает стабильliocTb частоты излуч ния лазерного 1гсточника и не позволяет осуществить автоматическую ста ;билизацию лазера,- что ограничивает точность измерений. На 1более близким к предлагаемому по те.хртич.еской сущности является устро аство,, содержащее падающее тело,- выполненное в виде уголкового светоотражателя и помещенное в вакуумную камеру, интерферометр, систему измерения пути и времени падения тела : Недостг тком этого устройства является расхо/Ещение интерферирующих пучков в njiocKocTn интерференции (за счет поперечного сдвига рабочег пучка отв{осительно референтного ) пр относительных горизонтальных сме щениях свободно падающего тела или сЭснования., Расхождение интерферирую Ьцих пучков приводит к снижению глуби вы световой модуляции, а следователь но, к уме1-1ыиению амплитудвл выходного сигнала и ухудд ению соотношения сигнал/{шум. При расхождении интерферяру 11;их пучков на величину диаметра светоного пучка модуляция светового потока прекращаетсяполностью, и амплитуда электрического сигнала на выходе фотоэлектронной системы падает до нуля, В результате этого, возраст ет дисперсия результатов измерений, т.е снижается точность измерений. При горизонтальных смещениях большой амплитуды измерения становятся невозможными . . Целью изобретения является увеличение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения абсо лютного значения ускорения силы тяжести, содержащем источник излучения, массивное тело, выполненное в виде уголкового отражателя и помещен ное в 1закуумную камеру,, интерферометр с измерительным и референтным плечами и систему измерения пути и времени свободного падения массивного тела, в измерительном плече интерферометра дополнительно установлены уголковый отражатель и оптическая оборачивающая афокальная система. Е качестве оборачивающей афокальной систе.мы может быть использована, например, система, состоящая из .двух призм Дове, основания которых параллельны оптической оси и расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, система из двух линз, расположенных так, что передний фокус одной из них совпадает с задним фокусом другой или другая аналогичная система. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит катапульту 1, систему 2 управления, связанную с кинематическими узлами, обеспечивающими свободное движение пробного тела, подвижный уголковый светоотражаталь 3 I массивное тело, помещенный в вакуумной камере 4,- лазерный источник 5 монохроматического света, коллиматор 6, формирующий параллельный лазерный пучок, стабилизатор длины волны лазера (не показан}, светоделитель 7, размещенный на пути коллимированного лазерного пучка, оборачивающую систему, выполненнуюиз двух призм Дове 8, основания которых расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, уголковый отражатель 9, поворотное зеркало 10, направляющее опорный луч от светоделн теля 7 на референтное плечо интерферометра, уголковый отражатель 11, размещенный на мр-гнитной антивибра-ционной системе 12, снил;ающей влияние вертикальной составляющей вибрационных помех, неподвижный уголковый светоотражс1тель 13 референтного плеча интерферометра, фотоприемник с усилителем-формирователем 14 импульсов, размещенный на выходе интерферирующих пучков и подсоединенный к системе 15 измерения пути., систеьш 16 и 17. измерения времени к .которым подключен генератор 18 эталонной частоты и система 19 обработки информации, соединенная с сис1:емой 20 реги страции и вывода результатов измерений, Устройство работз-ет следующим образомКатапульта 1 по сигналу из систеглы 2 управления освобождает подвижный уголковый светоотражатель 3, который начинает свободное движение в вакуумной камере 4, Пучок света от лазера 5; -стабилизированного по длине волны, пройдя к-Оллиматор 6.- разде.ляется светоделителем 7 на два луча Первый луч ( рабочий ) направляется на подвижный уголковый отражатель 3 и, отразившись от него, проходит через первую призму системы 8, отражается от отражателя 9, проходит вто рую призму системы 8, вновь попадает на подвижный уголковый отражатель 3 и затем возвращается к светоделите лю 7, Второй луч ( опорный) пройдя свето делитель 7, попадает на референтное плечо интерферометра, в котором он вначале направляется поворотным зеркалом 10 на уголковый отражатель 11, размеренный на магнитной антивибрационной системе 12, служащей для снижения влияния вибраций и микросейме на референтное плечо интерферометра и, следовательно, на точность измерений. Затем второй луч отражается от граней уголкового отражателя 11 на неподвижный уголковый светоотражатель 13 референтного плеча интерферометра, после этого снова попадает на уголко.вый отражатель 11, поворотное зеркало 10, которое возвращает его к светоделителю 7, где он интерферирует с первым лучом. Таким образом, референтное плечо интерферометра имеет такое же двухкратное оптическое умножение, что и измерительное плечо. Возникаемая при совмещении обоих световых лучей интерференцион;ная картина проектируется на фотоприемник с усил телем-формирователем .14 импульсов, где происходит преобразование модулированного светового потока в электрические сигналы с частотой, пропор циональной частоте прохождения интер ференционных полос, и усиление этих электрических сигналов, которые затем подаются в блоки измерения пути .системы 15. Система 15 формирует заданные интервалы пути, пройденные свободно падающим отражателем 3, кот рые измеряются системами 17, из мерения времени, синхронизированными эталонным генератором 18 частоты ( времени) i После этого в системе 19 происходит обработка информации, а в системе 20 - регистрация и вывод результатов измерений. При измерениях на подвижном основании возникают горизонтальные перемещения отражателя 3 относительно камеры 4. Вследствие таких перемещений первый луч, отразившись от отражателя 3, также смещается от своего исходного положения в ту же сторону куда -сместился и отражатель 3. Последующее прохождение луча через оборачивающую систему приводит к его смещению в противоположном направлении на такую величину, что суммарное смещение первого луча после его повторного отражения .от отражателя 3 всегда равно нулю, вследствие чего первый луч интерферирует с вторым всегда в одной и той же точке поверхности фотоприемника 14 независимо от относительных горизонтальных перемещений отражателя 3. Таким образом, оптическая оборачивающая афокальная система в измерительном плече интерферометра пред-, ставляет собой блок компенсации горизонтального (поперечного) смещения свободно подающего отражателя 3. Наличие двух призм, основания которых взаимно перпендикулярны, позволяет компенсировать горизонтальные nor перечные смещения отражателя 3, происходящие в любом направлении. .м - Предлагаемое устройство может бь1ть использовано при созданий транспортабельных гравиметров для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести в стационарных условиях и на подвижном основанииf а также оптических приборов, применяемых для измерения линейных перемещений интерференционны1МИ способами.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АБСбЛЮТНОГО ЗНАЧЕНИЯ УСКОРЕНИЯ СИТШ ТЯЖЕСТИ, содержащее источник излучения, массивное тело, вьтолненное в виде уголкового отражателя и помещенное в вакуумную камеру, интерферометр с измерительным и референтным плечами и систему измерения пути и времени свободного падения массивного тела, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности измерений, в измерительном пле.че .интерферометра дополнительно установлены второй уголковый отражатель и оптическая оборачивгиощая афокальнал система. G рялч tessk, о со о ел со