Интерферометр для измерения линейных и угловых перемещений объекта Советский патент 1986 года по МПК G01B9/02 G01B11/00 G01B11/26 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интерферометрам для измерения линейных и угловых перемещений объекта.

Цель изобретения - упрощение кон- струкции интерферометра за счет упрощения светоделительного блока и его расположения.

На чертеже изображена принципиальная схема интерферометра для измере- ния линейных и угловых перемещений объекта.

Интерферометр содержит источник 1 монохроматического излучения, свето- делительньй блок, выполненный в виде четырехгранной призмы 2, оптически связанные с ним два уголковых отражателя 3 и 4 и фотоэлектрический приемник 5. На одной меньшей грани 6 призмы 2 нанесено полупрозрачное покры- тие, на другой меньшей грани 7 и одной из больших граней 8 нанесено зеркальное покрытие. Меньшие грани 6 и 7 непараллельны, угол между ними равен

If , /згпЧ Л 6 2 arcsinl. {

где tf - острый угол между меньшей

гранью с полупрозрачным покрытием и большей гранью призмы;

И - показатель преломления материала призмы.

Призма 2 обращена к источнику 1 излучения меньшей гранью 6, а угол IP между оптической осью источника 14 излучения и нормалью к меньшей грани 6 равен острому углу ( между меньшей гранью 6 и большей гранью 8.

Интерферометр работает следующим образом.

Световой поток.от источника 1 монохроматического излучения, например Hg-Ng Лазера, делится на два пучка светоделительной гранью 6 призмы 2. Один из образовавшихся пучков направляется к отражателю 3, причем направление его распространения нормально отражающей большей грани 8 призмы 2 лишь в том случае, когда угол oi ра- вен углу о-; 3 (как углы со взаимно перпендикулярными сторонами) и oi, 1 odj а;, ср (1). .

Второй пучок преломляется светоделительной гранью 6 и проходит к отражающей меньшей грани 7 призмы, которая направляет его к отражателю 4. Для того, чтобы второй световой

пучок встречался с большей гранью 8, имеющей зеркальное покрытие, под прямым углом, необходимо, чтобы выполнялось равенство сУ, с (углы со взаимно перпендикулярными сторонами) . Так как угол ь, равен углу ос; то, следовательно, & Ввиду того, что оба световых пучка перпендикулярны большей грани 8, имеющей зеркальное покрытие, то выполняется равенство ftig + oi, (3) (накрестлежащие углы) или 2 0 (с учетом формулы (2) . Так как odj of - (Х (4), причем ос. , , ,

arcsin(---) (5), где П - показатель преломления материала призмы, то из (1)-(5) получаем

. ,31ПЫч-. „ . ,,

с,+ arcsin(--j) 2,6j- (6)

При этом угол между меньшими гранями 6 и 7 призмы 2 равен

и, -

. , S inoC.x оС, - arcsin(---V

1Г . xSinCffl ,, jUf-arcsin(---)J . (7)

Таким образом, при обеспечении равенства угла падения светового пучка на светоделительную грань 6 призмы острому углу ср между большей гранью 8 призмы 2 и ее меньшей гранью 6 и равенства угла между меньшими гранями 6 и 7 призмы углу 0 из выражения (7) обеспечивается не только строгая параллельность соответственных лучей, но и перпендикулярность последних отражающей большей грани 8, выполняющей роль автоколлимазщонного зеркала.

Таким образом, параллельные световые пучки, вьш1едшие из призмы 2, отражателями 3 и 4 направляются к большей отражающей грани 8 призмы 2, отражаются от нее, проходят отражатели 3 и 4 в обратном направлении и совмещаются на светоделительной грани 6. Далее световой поток попадает на фотоэлектрический приемник 5. При изменении разности хода в интерферометре происходит амплитудная модуляция светового потока, падающего на фотоэлектрический приемник 5, и по изменениям фототока судят о перемещении одного из отражателей 3 и 4 (в случае измерения линейного перемещения) или об угловом положеНИИ объекта (при установке обоих уголковых отражателей 3 и 4 на поворачивающемся объекте) . Значение утла (f выбирается из условия обеспечения прохождения в призме с данным соотношением размеров 2/L светового пучка данного диаметра с учетом отклонения при преломлении на светоделитель- ной грани- 6.

Формула

изобретени

Интерферометр для измерения линейных и угловых перемещений объекта, содержащий последовательно расположенные источник монохроматического излучения, светоделительный блок, оптически связанные с ним два уголковых отражателя и фотоэлектрический приемник, светоделительньй блок выполнен в виде четырехгранной призмы, на одну из меньпшх граней которой нанесено полупрозрачное покрытие.

10

а на другую меньшую грань и одну из больших граней, обращенную к угол- ковым отражателям, - зеркальное покрытие, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, призма вьшолнена с непараллельными меньшими гранями, угол между ними равен:

„If . xsinffvl 0 5 M -arcsLn()J ,

где Cf - острый угол между меньшей

гранью с полупрозрачным покрытием и большей гранью 15 призмы;

п - показатель преломпения ма- териала призмы, 1 призма установлена так, что ее меньшая грань с полупрозрачным покрытием 20 обращена к источнику излучения, а угол межлУ нормалью к этой грани и оптической осью источника излучения равен углу (f.

Составитель Л.Лобзова Редактор Н.Горват Техред Л.Олейник Корректор М.Самборская

Заказ 5214/36 Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интерферометрам для измерения линейных и угловых перемещений объекта. Цель изобретения - упрощение конструкции интерферометра за счет упрощения светоделительпого блока и его расположения. Интерферометр содержит последовательно расположенные источник монохроматического излучения, свето- делительньм блок, выполненный в виде четырехгранной призмы, оптически связанные с ним два уголковых отражателя и фотоэлектрический приемник. На одной меньшей грани призмы нанесено полупрозрачное покрытие, на другой меньшей грани и одной из больших граней нанесено зеркальное покрытие. Меньшие грани призмы непараллельны, угол между НИМИ равен 0 1/2 tf-arcsinx (sincf/n) , где If - острый угол между меньшей гранью с полупрозрачным покрытием и большей гранью призмы, п - показатель преломления материала призмы. Призма обращена к источнику излучения меньшей гранью с полупрозрачным покрытием, а угол между оптической осью источника излучения и нормалью к этой меньшей грани равен острому углу Cf. При изменении разности хода в интерферометре происходит амплитудная модуляция светового потока, падающего на фотоэлектрический приемник, и по изменениям фототока судят о перемещении одного из отражателей (в случае измерения линейного перемещения) или об угловом положении объекта (при установке обоих уголковых ,отражателей на поворачивающемся объекте), 1 ил. (Л О Од к Фь