Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1986 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при измерении линейньк перемещений, в частности при создании высокоточных измерительных систем, координатно-измерительных машин, инструментальных микроскопов и прецизионных металлорежущих станков.

Целью изобретения является повышение точности и расширение предела измерений путем повышения отношения сигнал/ шум.

. На фиг. 1 показана оптическая схема устройства; на фиг. 2 - волоконно оптический преобразователь, вид с торцов линеек с наложенными периодическими фильтрами и спроецированной интерференционной картиной; на фиг. 3 - блок-схема устройства.

Устройство содержит лазер 1 ., интерференционную светоделительную пластину 2, измерительный отражатель 3, референтньй отражатель 4, расположенный от интерференционной свето- делительной пластины 2 на расстоя L„ с

нии -, отражающий элемент 5, составляющий со светоделительной пластиной 2 дополнительньй измерительный канал два фильтра 6 низких пространственных частот, согласованные периодические фильтры 7; геометрически согласованные с волоконно-оптическим преобразователем 8, четыре фотопреобразователя -9, установленных на выходах преобразователя 8 четыре предварительных усилителя 10, четыре дифференциальных усилителя 11, четыре оп- трона 12, соединенных с соответствующими усилителями 11, дешифратор 13, и схему 14 счета импульсов, соединенную с ним, оптроны 12 подключены к-входам дешифратора 13.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1 делится интерференционной светоделительной пластиной 2 надвое, одна часть пучка направляется к измерительному отражателю 3, отражается от него и возвращается назад к светоделительной пластине 2 в точку рекомбинации. Вторая часть пучка направляется к референтному отражателю 4 и, отразившись от него, идет к светоделительной пластине 2 в точку рекомбинации, где интерферирует с первым пучком. На светоделительной грани интерференционной

пластины 2 образуются два фронта стоячих волн, расположенных перпендикулярно друг другу.

Оптическая информация в виде интерференционных полос проходит через фильтры 6 и 7 и воспринимается вход- ньми торцами линеек волоконно-оптического преобразователя 8. Далее оптические сигналы преобразуются преобразобателями 8 в соответствующие

электрические сигналы, которые усиливаются предварительными усилителями 10 и поступают на входы дифференциальных усилителей 11. Данные усилители компенсируют постоянную составляющую сигнала и ослабляют синхронную помеху. С .Дифференциальных усилителей 11 сигналы поступают на све- тодиоды; оптронов 1 2 и далее с фотодиодов - на дешифратор 13. В дешифраторе 13 сигналы преобразуются в счетные импульсы и в определенной последовательности подаются в схему 14 счета импульсов..

Формула, изобретения

1. Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее лазер, двухлучевой интерферометр, состоящий из измерительного и референтного отражателей интерференционной светоделительной пластины, два фотопреобразователя и электронно-логический

блок, включающий три предварительных усилителя, два дифференциальных усилителя и схему счета импульсов, о т- личающееся тем, что, с целью повьш1ения точности и расширения предела измерения, устройство снабжено дополнительным измерительньи каналом, выход которого оптически связан с выходом основного измери- тел эного канала посредством волоконно-оптического преобразователя, выполненного в виде двух оптических линеек, устанавливаемых в плоскости локализации интерференционной картины обоих измерительных каналов, каждан из линеек волоконно-оптического преобразователя состоит из четырех входных торцов одинаковгэгх дискретов световодов, перед которыми установлены оптические фильтры низких пространственньпс частот и согласованные периодические фильтры, состыкованные с входными дискретами линеек и представляющие собой четыре набора периодических решеток с синусоидальным аспределением плотности пропускания светового потока и периодом, равным периоду интерференционных полос, каждый из наборов решеток смещен один относительно другого на четверть ширины интерференционной полосы, а выходные торцы дискретов линеек с синфазными смещениями попарно объединены в жгуты и связаны с соот ветствующими фотопреобразователями, а расстояние от референтного отражателя до интерференционной светодели- тельной пластины составляет половину резонатора лазера.

2. Устройство по п,1, о т л и чащееся тем, что электронно-логический блок снабжен четвертым предварительным усилителем, третьим и четвертым дифференциальными усилителями, четырьмя оптронами и дешифратором, выходы предварительных усилителей соединены с входами дифференциальных усилителей таким образом, что выход первого предварительного уси- лителя связан с прямым входом перто- го и инверсным входом третьего дифференциальных усилителей, выход второго предварительного усилителя . - с прямым входом второго и инверсным

входом четвертого дифференциальных усилителей, выход третьего предварительного усилителя - с прямым входом третьего и инверсным входом первого дифференциальных усилителей, выход

четвертого предварительного усилителя - с прямым входом четвертого и инверсным входом второго дифференциальных усилителей, выходы дифференциальных усилителей подключены через

оптроны к входам дешифратора, выходы которого связаны с входами схемы счета импульсов.

V V

Ц

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и расширение предела измерения за счет повышения отношения сигнал/ шум. Устройство содержит лазер, двухлу- чевой интерферометр, фотопреобразователи, волоконно-оптический преобразователь, связывающий интерферометр и фотопреобразователи и выполненный в виде двух линеек, каждая из которых состоит из четьфех входных торцов дискретов, четырех наборов периодических решеток с синусоидальным распределением плотности пропускания оптического потока и периодом, равным периоду интерференционной картины. Каждый из наборов решеток смещен на 1/4 ширины интерференционной полосы. Расстояние от референтного отражателя до светоделительной пластины интерферометра 1-2 длины резонатора лазера. Линейки преобразователя передают выходные оптические сигналы, разделенные по фазе, компенсируют искривление волнового фронта, при зтом повьш1аются контраст и помехоустойчивость. В устройстве обеспечен реверсивнЕлй счет. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. § (Л 1C со со

фиг.Э

Редактор Н.Швыдкая

Составитель Е.Глазкова Техр ед Л. Опейник

Заказ 3277/41Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-25, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

КорректорЛ.Патай