Устройство для измерения сдвига интерференционных полос Советский патент 1987 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения профиля полированных поверхностей.

Цель изобретения - повьшение точности и помехоустойчивости измерений за счет устранения противофазных составляющих электрического сигнала и его последующей фильтрации.

На фиг,1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы обработки сигнала.

Устройство содержит источник 1 светового излучения, интерферометр 2 с модулятором, фотоприемник 3, повторитель 4, электронный ключ 5, вы- полненный в виде коммутатора, поло-f совой активный фильтр 6, нуль-орга й 7, блок 8 формирования импульсной последовательности, состоящий из RS- триггера 9 и схемы И 10, генератор 11 счетных импульсов, блок 12 деления частоты, блок 13 совпадений, генератор 14 синусоидального или линейно-: периодического , напряжения, интерфейс 15, мини-ЭВМ 16.

Источник 1 светового излучения с модулятором оптически связан с интерферометром 2 и фотоприемником 3, выход фотоприемника 3 подключен к входу повторителя 4. Повторитель 4, электронный ключ 5, полосовой активный фильтр 6, нуль-орган 7 соединены последовательно, выход нуль- органа 7 подключен к S-входу RS- триггера 9 блока 8 формирования им- пульсшзй последовательности, к R- входу RS-триггера 9 подключен выход блока 13 совпадений, а выход RS-триггера 9 соединен с одним из входов схемы И 10, другой вход которой соединен с вьпсодом генератора 11 счетных импульсов, который одновременно подключен к входу блока 12 деления частоты. Первый выход блока 12 деления частоты соединен с входом блока 13 совпадений,, выход которого подключен к управляющему входу электронного ключа 5. Второй выход блока 12 деления частоты соединен с входом генератора 14 линейно-периодического напряжения, выход которого соединен с модулятором интерферометра 2 светового излучения. Выход схемы И 10 блока 8 формирования импульсной последовательности через интерфейс 15 подключен к входу мини - ЭВМ 16,

O

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Устройство работает следующим образом.

В плоскости изображения интерференционной картины интерферометра 2 разность хода световых лучей сканируется модулятором интерферометра 2 например, по синусоидальному (ли- 1ейно-периодическому) закону (фиг.2а, б), фотоприемник 3 преобразует интерференционный сигнал в электрическое напряжение, с выхода фотоприемника 3 сигнал поступает на вход повторителя 4, а с выхода повторителя 4 на первый выход электронного ключа 5, повторитель 4 на выходе фотоприемника 3 необходим для согласования выходного сопротивления фотоприемника 3 и входного сопротивления электронного ключа 5, на второй вход электронного ключа 5 поступает управляющее напряжение, сформированное из частоты генератора 11 счетных импульсов с помощью блока 12 последовательного деления частоты и блока 13 совпадений. Электронный ключ 5 пропус-, кает на выход напряжение с повторителя 4 только во присутствия управляющего импульса на управляющем входе электронного ключа 5, в остальное время на его выходе нулевое напряжение (фиг.2 г, д). Таким образом, электронный ключ 5 пропускает на выход напряжение только на линейном участке синусоиды (например, прямой ход). Это необходимо для того, чтобы убрать из сигнала участки с противофазными составляющей, которые возникают во время обратного направления изменения разности хода. Напряжение, полученное на выходе электронного ключа 5, фильтруется полосовым активным фильтром 6, это позволяет получить на выходе полосового активного фильтра 6 гармоническ то составляющую, практически лишенную

шумов (фиг.2 ж). С полосового ,активного фильтра 6 вьоделенная гармоника поступает на вход нуль-органа 7, который формирует сигналы по нулям гармоники (фиг.2 з). Главное заключается в том, что осуществляется двойная фильтрация: на первом этапе с помощью электронного ключа 5 убирают противофазные составляющие из интерференционного сигнала на выходе фотоприемника 3, на втором этапе фильтруют сигнал обычным образом с помощью полосового активного фильт 1285320

pa 6. Выделенная гармоника по амплипт

туде не зависит от противофазных составляющих исходного сигнала. С выхода нуль-органа 7 импульсы поступают на S-вход RS-триггера 9 блока 8 формирования импульсной последовательности, на R-вход RS-триггера 9 поступает опорный импульс, сформированный RS-триггером 9, временной интервал поступает на первый вход схемы И 10, на второй вход схемы И 10 поступают импульсы генератора 11 счетных импульсов. На схеме И 10 происходит заполнение временного интервала, сформированного RS-триггером 9, импульсами генератора 11 счетных импульсов. Число импульсов в пачке на выходе схемы И 10 пропорционально сдвигу интерференционной полосы (фиг.2 з). С выхода блока 8 сигнал поступает на вход интерфейса 15, откуда данные о сдвиге интерференционной полосы передаются в мини-ЭВМ 16 для реверсионного счета дробной и целой частей интерференционных полос и вывода данных на экран дисплея или графопостроитель. Генератор 10 счетных импульсов используется и для формирования частоть управления модулятором разности хода интерферометра 2: с выхода генератора 11 счетных импульсов импульсы поступают на вход блока 12 деления частоты, где частота понижается до частоты, необходимой для управления модулятором интерферометра 2, с выхода блока 12 меандр поступает на вход генератора 14 синусоидального напряжения, где формируется напряжение управления модулятором интерферометра 2, которое управляет разностью хода интерферометра 2. Достоинством данной схемы является жесткая связь между частотами генератора 1 1 счетных импульсов.

10

f5

20

25

30

35

40

печивается тем, что все эти сигналы формируются из одной частоты генератора 11 счетных импульсов.

Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига интерференционных полос, содержащее источник светового излучения, оптически связанные с ним интерферометр с модулятором разности хода и фотоприемник, повторитель, нуль-орган, блок формирования импульсной последовательности, состоящий из последовательно соединенных RS-триггера и схемы И, генератор счетных импульсов, интерфейс, мини-ЭВМ, выход фотоприёмника подключен к повторителю, выход нуль-органа соединен с S-входом RS- триггера, второй вход схемы И соединен с выходом генератора счетных импульсов, а выход схемы И через интерфейс подключен к мини-ЭВМ, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности и помехоустойчивости измерений, оно снабжено электронным ключом, блоком совпадений, блоком деления частоты, генератором синусоидального напряжения, полосо - вым активным фильтром, электронный ключ и полосовой активньш фильтр соединены последовательно, вход электронного ключа соединен с выходом повторителя, выход полосового активного фильтра подключен к входу нуль-органа, выход генератора счетных импульсов соединен с входом блока деления частоты, два выхода которого соединены соответственно с входами генератора линейно-периодического напряжения и блока совпадений, выход которого подключен одновременно к управляющему входу электронного ключа и R-входу RS-триггера, а выход генератора линейно-периодического напряжения подопорной частотой 4 и частотой моду- ключен к модулятору источника свето- ляции разности хода, эта связь обесвого излучения.

0

5

0

5

0

5

0

печивается тем, что все эти сигналы формируются из одной частоты генератора 11 счетных импульсов.

Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига интерференционных полос, содержащее источник светового излучения, оптически связанные с ним интерферометр с модулятором разности хода и фотоприемник, повторитель, нуль-орган, блок формирования импульсной последовательности, состоящий из последовательно соединенных RS-триггера и схемы И, генератор счетных импульсов, интерфейс, мини-ЭВМ, выход фотоприёмника подключен к повторителю, выход нуль-органа соединен с S-входом RS- триггера, второй вход схемы И соединен с выходом генератора счетных импульсов, а выход схемы И через интерфейс подключен к мини-ЭВМ, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности и помехоустойчивости измерений, оно снабжено электронным ключом, блоком совпадений, блоком деления частоты, генератором синусоидального напряжения, полосо - вым активным фильтром, электронный ключ и полосовой активньш фильтр соединены последовательно, вход электронного ключа соединен с выходом повторителя, выход полосового активного фильтра подключен к входу нуль-органа, выход генератора счетных импульсов соединен с входом блока деления частоты, два выхода которого соединены соответственно с входами генератора линейно-периодического напряжения и блока совпадений, выход которого подключен одновременно к управляющему входу электронного ключа и R-входу RS-триггера, а выход генератора линейно-периодического напряжения подключен к модулят

вого излучения.

а

§ б

г д

т

и

г.г

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения профиля полированных поверхностей. Цель изобретения - повьшение точности и помехоустойчивости измерений за счет устранения противофазных составляющих электрического сигнала и его последующей фильтрации. Цель достигается за счет введения в устройство электронного ключа 5, блока 12 деления частоты, блока 13 совпадений, генератора 14 линейно-периодического напряжения и полосового фильтра 6. В результате в интерферометрах с синусоидальной или линейно-периодической- модуляцией разности хода достигается повьпиение точности за осуществление двойной фильтрации сигнала на вьпсоде фотоприемника: удаления противофазных составляющих интерференционного сигнала с помощью электронного ключа 5 и дальнейшая фильтрация полосовым активным фильтром 6. Выделенная гармоника не зависит по амплитуде от фазовых составляющих исходного сигнала и практически не содержит шумов. 2 ил. (Л cz

Редактор В.Иванова

Составитель О.Несова Техред М.Ходанич

Заказ 7635/43Тираж 677Подписное

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

Корректор И. Муска