Интерферометр для измерения расстояния Советский патент 1987 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интерферометрам для измерения расстояний, и может быть использовано в метрологии, геодезии, машиностроении, строительства и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - расширение диапазона дальности измерения и повьше- ние производительности труда за счет осуи(ествления измерения сразу по двум направлениям.

На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого интерферометра; на фиг.2 - схема измерения первого отрезка измеряемого расстояния; на фиг.З - схема измерения второго отрезка измеряемого расстояния.

Интерферометр содержит источник 1 света, осветительнзда систему 2, плоское зеркало 3, плоское зеркало 4, отражатель 5, систему 6 регистрации интерференционной картины и отражатель 7.

Плоские зеркала 3 и 4 установлены в параллельных плоскостях отражающими поверхностями напротив друг друга, причем зеркало 4, отражатели 5 и 7 оптически связаны с осветительной системой 2 и системой регистрации :нн- терференционной картины соответственно. Зеркало 3 установлено со сдвигом 1здоль зеркала 4 и выполнено с обоих концов с полупрозрачный . покрытием с размерами, равными ширине светового пучка. Отражатели 5 и 7 размещены на равных расстояниях соответственно 6т плоских зеркал 4 и 3.

Интерферометр работает следующим образом.

Излучение источника 1 света (фиг.1) проходит осветительную систему 2 и зеркалом 4 делится по волновому фронту на два пучка. При делении по волновому фронту нижний пучок проходит под зеркалом 4 и падает на отражатель 5, отражается от него и попадает в систему 6 регистрации интерференционной картины. Второй (верхний) пучок после отражения от левого края зеркала 4 падает на полупрозрачный левый край зеркала 3, где делится на дна пучка. Один из этих пучков излучения (опорный) проходит несколько раз между зеркалами 3 и 4 и после последнего отражения от зеркала 4 попадает в систему 6 регистрации интерференционной картины,, где интерферирует

с пучком излучения, полученным из начального, путем деления волнового фронта (отраженного от отражателя 5).

Второй пучок излучения, образован- ньш при делении амплитуды на левом полупрозрачном краю зеркала 3, падает на отражатель 7, отражается от него, падает на отражатель 7 и после отражения от правого полупрозрачного края зеркала.3 попадает в систему 6 регистрации интерференционной картины. Таким образом, в систему 6 регистрации интерференционной картины попадают три пучка: первый - опорный, прошедший между зеркалами 3 и 4, второй- дистанционньй, прошедший до отражателя 5 и отраженный в систему 6 регистрации интерференционной картины, и,

наконец, третий - дистанционный, прошедший от зеркала 3 до отражателя 7 и после отражения от зеркала 3 направленный в систему 6 регистрации интерференционной картины.

Для измерения некоторого расстой- ния выполняют расчет этапов умноже- Д1ИЯ исходной длины d (эталона) и определяют местоположение оснований для установки зеркал 3 и 4 интерферометра.

Пусть, например, необходимо измерить расстояние 135 м при длине исходного эталона 1 м. Выбирают коэффициент умножения на первом этапе, равньй п 2, на втором - п 1, на третьем Rj 1. При этом опоры под зеркала 3 и 4 необходимо установить на следующих расстояниях от начала линии, м: О, 45, 60, 65, 67, 68, 70, 75 м, . . 90 и 135.

С помощью светодальнометра или ру- :летки на местности выполняют измерения и определяют положения опор для зеркал 3 и 4.

После уст,ановки опор в определенных точках трассы начинают измерения из середины. При зтом на опорах 67 и 68 м устанавливают зеркала 3 и 4 (фиг.25 вид сверху)5 а на опоры 68 и 90 м - отражатели 7 и 5, причем отражатель 7 идентичен зеркалу 3. Зеркала 3 и 4 укреплены в контакте с исходной мерой длины dj которая помещена меяоду зеркалами. Обычно это квар- цевьй жезл, аттестованньй в метрологической лаборатории,, на концах которого на оптическом контакте помещены зеркала 3 и 4. Отражатели 5 и 7 установлены на каретках, имеющих возможность перемещаться в пределах 1-2 см

3

с помощью микрометренных винтов. Путем микрометренного перемещения отражателей 5 и 7 наблюдатель в зрительной трубе добивается появления двух интерференционных картин между опорным пучком излучения и дистанционными пучками. Перемещения заканчивач пря максимальном контрасте интерференционных картин. При этом с точно- стью до 1-2 мкм имеем: L, 2d L,j

На этом первьй этап умножения закончен, исходная длина увеличена в пять раз.

На втором этапе умножения исходной ..длиной служит расстояние между отра- жателями 5 и 7, которые служили отражателями на первом этапе. Аналогичньм путем перемещения отражателей и добиваются максимума контраста интерференционных картин. При этом 5d 1- м увеличена в

Lj - L

и эталонная длина пятнадца-сь раз.

На третьем этапе умножения исход ной длиной служит расстояние между зеркалами 8 и 9. Процесс измерения аналогичен.

g

5

0 5

0

Дальнейшие измерения выполняют, продолжая этапы умножения по установленной схеме. Формула изобретения

Интерферометр для измерения рас- . стояния, содержащий осветительную систему, два плоских зеркала, установленных в параллельных Плоскостях отражающими поверхностями напротив друг друга, и одно из которых оптически связано с осветительной системой, систему регистрации интерференционной картины и отражатель, опти- ческа связанный с осветительной системой и с системой регистрации, оптически связанной с вторым зеркалом, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона дальности измерения и повыщения производительности, он снабжен вторым отражателем, оптически связанным с системой регистрации и осветительной системой через второе зеркало, установленное со сдвигом вдоль первого зеркала и выполненное с обоих концов с полупрозрачным покрытием с размерами, равными ширине светового пучка, а первый и второй отражатели размещены на равных расстояниях соответственно от первого и второго зеркал.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интерферометрам для измерения расстояния. Цель изобретения - расширение диапазона дальности измерения и повышение производительности труда за счет осуществления измерения сразу по двум направлениям. Излучение источника 1 света проходит осветительную систему 2 и зеркалом 4 делится по волновому фронту на два пучка. Один из этих пучков проходит несколько раз между зеркалами 3 и 4, установленными в параллельных плоскостях отражающими поверхностями напротив друг друга . Второй пучок через зеркало 3 падает на отражатель 5 с осветительной системой 6 регистрации интерференционной картины, установленное с сдвигом вдоль зеркала 4 и выполненное с обоих концов с полупрозрачным покрытием с размерами, равными ширине светового пучка, что обеспечивает образование трех пучков (опорную и двух дистанционных) , регистрируемых системой 6 регистрации интерференционной картины. 3 ил. i СЛ со оо о ел ел фиг.1

фиг.д

Редактор А.Ревин

Составитель В.Климова Техред И.Попович

Заказ 3570/42Тираж 676Подписное

ВНИИПИ Государственярго комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-355 Раушская наб,, д. 4/5

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

Корректор А.Ильин