Способ корректировки оптической разности хода интерферометра Советский патент 1986 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к области интерференционных измерений виброперемещений и может быть использовано при создании эталонов и образцовых средств в области виброметрии и измерения геометрических параметров поверхности.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона корректировки и повьшение точности измерения при расширении диапазона измеряемых амплитуд виброперемещений.

На чертеже дан пример вьшолнения структурной схемы устройства корректировки, реализующего предлагаемый способ.

Устройство состоит из источника оптического излучения интерферометра, содержащего расщепитель 2 пучка, референтный отражатель 3 на пьезокерамике 4 и подвижный отражатель 5, фотодетектора 6, установленного на выходе интерферометра узкополосного электрического фильтра 7, настроенного на частоту модулирутоще го сигнала, соединенных последовательно узкополосного электрического фильтра 8, настроенного на удвоенну частоту модулирующего сигнала, фазо частотного детектора 9, интегратора 10, выход которого подсоедине н к пьезокерамике 4 интерферометра.

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 излучения с помощью расщепителя 2 пучка делят на два пучка и направляют на реферешт- ный 3 и подв жкньш 5 отражатели. Отраженные референтное и сигнальное излучения после пространственного совмещения интерферируют. Выходной сигнал фотодетектора 6 пропорционален усредненной интенсивности интерференционного поля и при гармоническом колебании подвижного отражателя 5 имеет вид

1

d.cos(k,$+2kS..sinuJt), ()

где с и d - постоянные фотодетектора 6;

л

- волновое число;

6. начальная оптическая разность хода;

S(t )S|j sinyJ t - .закон колебания подвижного отражателя 5

Разложив получают

г

i с + d IMS k f

f Q ,f

-o И -Ч

частота колебания) ..

(1) в ряд Фурье-Бесселя,

.

.J.is; co37n4t

.c5 2 .,3)-Зт(2п-1)Д1 I , U

sin- k5 -3, (S)- sin.t.(3

hi 1

где .

Первая гармоника сигнала (2), выделяемая узкополосным электрическим фильтром 7, является информативным сигналом

i -2d

ИИер

Как следует из (3)

чувствительность при данном имеет место при разности хода S равной §д ( 5 5), при которой sin k (5. +1

либо sin ku --1, .Любые отклонения

л л °

о от й приводят к уменьшению чувствительности схемы, увеличению погрет ности измерения и к появлению в выходном сигнале фотодетектора 6 (сигнал 1) четных гармоник (сигнал 2).

максимальная

Для поддержания чувствительности схемы на максимальном уровне используют выд,еление четной гармоники сигнала (2), например, второй, с помощью узкополосного фильтра 8, выходной сигнал которого является корректировочным:

i 2d cos. (s)-cos 2(4t. 4)

Сравнение (3) и (4) показывает, что отклонение разности хода S от н;ачальной разности хода & , полученной при настройке схемы (sin k S tl либо sin k c - ), приводит к появлению корректировочного сигнала (4), знак фазы которого определяется направлением изменения оптической, разности хода (в сторону увеличения или уменьшения ( ). Постоянное напряжение фа- зочувствительного детектора 9, пропорциональное амплитуду корректиро- вочног о сигнала (4) с учетом знака фазы сигналы (4), через интегратор 10 подают на пьезокерамику 4 референтного отражателя 3 и тем самым,корректируют положение последнего до достижения им положения, когда 6 4 5 т-е. sin k („ +1 либо sin k 3„

-, а cos S 0, при котором исчезает вторая гармоника

.ор. ОЬ

) Формула изобретения

Способ корректировки,оптической разности хода интерферометра, заключающийся в том, что вьщеляют из информационного сигнала составляющую, используемую для автоподстройки, о т- личающийся тем, что, с це

лью расширения динамического диапазона корректировки и повышения точности измерения при расширении диапазона измеряемых амплитуд виброперемещений, в качестве составляющей используют четкую гармонику, а автоподстройку осуществляют путем перемещения зеркала опорного плеча интерферометра на величину, пропорциональную амплитуде четной гармоники, в направлении,определяемом ее фазой.

Изобретение относится к области интерференционных измерений виброперемещений. Целью изобретения является распшрение динамического диапазона корректировки и повьппение точности измерения при расширении диапазона измеряемых амплитуд виброперемещений за счет использования вьще- ления четкой гармоники сигнала для корректировки, которую осуществляют путем перемещения зеркала опорного плеча интерферометра на величину, пропорциональную амплитуде четкой гармоники, в направлении, определяемом ее фазой, а измерение по первой гармонике ведут при равенстве четкой гармоники нулю. 1 ил. с