Интерферометр для измерения перемещений Советский патент 1986 года по МПК G01B9/02 

1

И: обретение относится к иэмери- ге.пьной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений ,

Целью изобретения является повы- шение помехоустойчивости интерферометра ,

На чертеже представлена принципиальная схема интерферометра.

Интерферометр включает многомодо вый лазер 1, блок модуляции 2, выполненный в в.иде вращающейся дифракционной рещетки 3, расположенной на валу электродвигателя 4, теплоизол и рующий экран 5, моноблок 6, имеющий посадочные места для установки и крепления светоделителей и светосоедини телей, выполненных в виде полупрозрачных зеркал 7-10 и отражательног зеркала 11, двугранное отражательно зеркало 12, фотоприемник 13 и 14 и уголковый отражатель 15, устанавливаемый на контролируемом объекте.

Устройство работает следующим образом.

Пучок излучения лазера 1 проходит через блок модуляции 2, на выходе которого образуются пучки с различными частотами; со (основной) и со-S (гетеродинный), где со - частота излучаемого света; Л - частота модуляции. Пройдя через теплоизолирующи экран 5, установленный между источнком излучения и оптической системой для уменьшения влияния тепла, выделемого источником излучения в рабочи объем интерферометра, пучки отражаюся двугранным отражательным зеркалом 12, после чего часть пучка П с частотой со-Л, отклоненная полупрозрачным зеркалом 7, смешивается на плупрозрачном зеркале 8 с частью пучка I с частотой со, что позволяет по .ггучить на фотоприемнике 13 сигнал опорной частоты i7 . Часть пучка I с частотой со полупрозрачным зеркалом направляется на уголковый отражатель 15, установленный на контролируемом объекте. При прохождении излучением через уголковый отражатель его частота приобретает допплеровский сдвиг Г2д 2 со - , где V - ско.J

рость перемещения рабочего органа; С - скорость света. На полупрозрачном зеркале 10 пучок с доплеровским сдвигом смешивается с частью пучка с частотой со-Л, что позволяет получить на фотоприемнике 14 частоту

5 Q

5

5

0

5

0

5

0

, пропорциональную скорости перемещения рабочего органа. Снимая показания с фотоприемников 13 и 14 и интегрируя разностную частоту в реверсивном счетчике, получают величину перемещения объекта измерения.

Использование двугранного зеркала для разделения пучков на выходе модулятора позволяет, увеличить протяженность области интерференции пучков с частотами излучения S7 и со -fl, что позволяет повысить помехоустойчивость интерферометра,

Формула изобретения

Интерферометр для измерения перемещений, содержащие многомодовый лазер, установленнр11е последоват ёльно по ходу его излучения блок модуляции, выполненный в виде дифракционной ре- щетки, установленной с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной излучению, и разделяющий падающий на него пучок на три раздельных пучка, частота излучения первого из которых равна частоте излучения лазера, второго - частоте излучения ла зера, увеличенной на величину частоты модуляций , и третьего - частоте излучения лазера, уменьшенной на ве- частоты модуляции, и блок пространственного разделения выходящих из модулятора пучков излучения, светоделитель, установленный по ходу пучка с частотой излучения ла:,ера, уголковый отражатель, установленный на контролируемом объекте и оптически связанный с одним из выходов светоделителя, светосоединитель, один из входов которого оптически связан с выходом уголкового отражателя, фотоприемник, вход которого оптически связан с выходом светосоединителя, второй фотоприемник и электронный блок обра ботки сигналов, электрически свкзанньЕЙ с выходами фотоприемников, отличающийся тем, что 5 с целью повышения помехоустойчивости интерферометра, блок разделения пучков выполнен в виде двух.плоских зеркал, ориентированных таким образом, что нормали к их отражающим граням образуют острый угол, первое зеркало расположено по пути пучка с частотой излучения лазера, второе - на пути пучка с частотой излучения, уменьшенной на величину частоты мо3 1227948 дупяции, светоделитель оптически связан с первым зеркалом, а устройствотически связан с вторым выходом пер- снабжено вторым светоделителем, оп-вого светоделителя, второй вход - с тически связанным с вторым зеркаломвторым выходом второго светоделителя, третьим плоским зеркалом, оптически5 второй вход первого светосоедините- связанным с одним из выходов второголя оптически связан с дополнительным светоделителя, и вторым светосоеди- .плоским зеркалом.

Изобретение относится к измери- тельной технике, а более конкретно - к измерению линейных перемещений.Из- .ггучение многомодового лазера модулируется вращающейся дифракционной решеткой, благодаря чему образуются два разделенные в пространстве пучка: один с частотой излучения лазера, другой с частотой, равной разности частоты излучения лазера и частоты модуляции. Пучки разводятся с помо & щью двугранного зеркала, затем направляются на два фотоприемника с помощью системы зеркал.На одном фотоприемнике пучки совмещаются без изменения их частот, а на другом - разностной частоты с пучком излучения, имеющим частоту лазера, отраженным предварительно уголковым отражателем, установленным на контролируемом объекте. В случае перемещения объекта последний пучок приобретает доплеровс- кую добавку частоты излучения, которую выделяют электронным блоком обработки сигналов, снимаемых с выхода фотоприемников. Велшшна доплеровской разности частот сигналов на выходах фотоприемников указывает на скорость переь ещения объекта, а знак - на его направление. Благодаря выполнению блока разделения пучков, выходящих из модулятора, в виде двух зеркал достигается увеличение области интерференции пучков, направляемых на первьй фотоприемник, за счет чего повышается помехоустойчивость интерферометра. 1 ил. (Л 1ч:) N3 ч| со NU 00