Устройство для измерения длин и перемещений Советский патент 1987 года по МПК G01B11/00 

113486372

Изобретение относится к иэмери- ру 19 и к системе автоподстройки час- тельной технике и может быть исполь- тоты (ЛПЧ) 20, выход которой связан зовано для высокоточного измерения с пьезокорректором 21. длин и перемещений в широком диапа- Устройство работает следующим зоне измеряемых величин.образом.

Цель изобретения - расширение диа- Вводятся в действие опорный ла- пазона непрерывно производимых изме- зер 1, вспомогательный лазер, образе- рении путем увеличения зоны устойчи- ванный пластиной 4, отражателем 5 и вой работы устройства.10 активным элементом 7, и оба измериНа чертеже изображена блОк-схема тельных лазера, образованных пласти- устройства для измерения длин и пе- нами 3 и 4, отражателем 5 и активны- ремещений.ми элементами 2 и 6.

Устройство содержит опорный ла- В процессе работы элементы устрой- зер 1, измерительный лазер, образо- 15 ства подвергаются внешним воздейст- ванный активным элементом 2, пласти- виям (градиенты температуры, механи- нами 3 и 4 и уголковым отражателем 5, чёские вибрации), вызывающим смеще- второй измерительный лазер, образо- ние оптических элементов устройства ванный активным элементом 6, пласти- от их начального взаимоположения, нами 3 и 4 и уголковым отражателем 5, 20 может привести к ошибкам при из- вспомогательный лазер, образованный мерениях перемещений. Для исключе- активным элементом 7, пластиной 4 и ния этих воздействий на устройство уголковым отражателем 5. Пластины 3 используется вспомогательный лазер и 4 представляют собой составные час- с его системой АПЧ.

ти отражателя, одна из пластин (4) - 25 Излучение вспомогательного лазе- Т-образной формы, неподвижно установ- ра смешивается на фотоприемнике 18 лена так, что ее стойка, выполненная с излучением опорного лазера 1. Вы- полупрозрачной, расположена в ходе деляемая фотоприемником разностная излучения вспомогательного лазера, частота (частота биений) поступает отраженного уголковым отражателем 5. 30 систему АПЧ 20 вспомогательного Полка Т-образной пластины выполнена лазера. При отклонении пластины 4 и зеркально-отражающей и имеет располо- отражателя 5 от их начального положенный в ходе излучения второго изме- жения, вызванном внешними воздейст- рительного лазера выступ, высота ко- виями, система АПЧ 20 возвращает с торого равна 1/4 длины волны излу- g помощью пьезокорректора 21 отража- чения.тель 5 в положение, при котором восВторая пластина (3) - полупрозрач- станавливается начальное положение ная, П-сбразной формы и установлена пластин 4 и отражателя 5, что соот- со стороны стойки Т-образной пластины ветствует фиксированному значению 4 с возможностью перемещения в нап- Q частоты биений, задаваемому схемой равлении распространения излучения АПЧ. Этим обеспечивается стабилиза- лазеров.ция взаимного положения пластины 4

Уголковый отражатель 5 и пласти- и отражетеля 5 в процессе измерений, на 4 являются общими отражателями для Измеряемой величиной является всех трех лазеров. Пластина 3 являет- .g перемещение пластины 3 относительно ся общим отражателем для обоих изме- неподвижной пластины 4, Для измере- рительных лазеров.ния этого перемещения излучение одИзмерительный лазер оптически свя- ного из измерительных лазеров, на- зан через полупрозрачные зеркала 8 пример, образованного пластинами 3 и 9 с опорным лазером 1 и фотоприем- .. и 4, отражателем 5 и активным элемен- ником 10, подключенным к частотоме- том 2, смешивается на фотоприемни- ру 11. Второй измерительный лазер ке 10 с излучением опорного лазера 1. оптически связан через полупрозрачные Выделяемая фотоприемником 10 разност- зеркала 12 и 13 с опорным лазером 1 ная частота (частота биений) этих и фотоприемником 14, подключенным к лазеров ( ) регистрируется час- частотомеру 15. Вспомогательный лазер тотомером 11.

оптически связан через зеркала 16 и , По изменению частоты биений меж- 17 с опорным лазером 1 и фотоприем- ду опорным и измерительным лазером НИКОМ 18, подключенным к частотоме- при перемещении его зеркала измеряет

3

ся величина этого перемещения. Это позволяет измерять перемещение в пределах одного межмодового интервала по частотам биений опорного и измерительного лазеров.

В указанном процессе может быть использован любой из измерительных лазеров. В случае, если конечная точка измеряемого перемещения оказывается в зоне неустойчивой работы одного из измерительных лазеров, используется второй измерительный лазер. Поскольку базы резонаторов измерительных лазеров сдвинуты одна относительно другой на величину порядка /4 (сдвиг постоянный), зоны их генерации также сдвинуты на эту величину и перекрывают одна другую. Это обстоятельство позволяет использовать оба лазера поочередно на тех участках измеряемых перемещений, где использование одного их них невозможно или затруднено, измерять длину базы резонаторов измерительных лазеров, а также контролировать измеряемую величину по сигналу второго измерительного лазера на остальных участках измеряемых перемещений.

Формула изобретения

Устройство для измерения длин и перемещений, содержащее опорный лазер, измерительный и вспомогательный лазеры с двумя общиьш отражателями, два полупрозрачных зеркала, два фотоприемника, оптически связанные через полупрозрачные зеркала с опорным лазером и соответственно с измеритель

Составитель С. Грачев Редактор И. Касарда Техред М.Ходанич Корректор М. Пожо

Заказ 5178/39 Тираж 676Подписное

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

4

5

0

ным и вспомогательным лазерами, два частотомера, подключенные к выходам соответств тощих фотоприемников, систему автоподстройки частоты и связанный с ней пьезокорректор, установлеьг- ный на одном из общих отражателей, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона непрерывно производимых измерений, оно снабжено вторым измерительным лазером, третьим фотоприемником с подключенным к нему третьим частотомером и третьим полупрозрачным зеркалом, второй измерительный лазер установлен параллельно и в одной плоскости с первым измерительным и вспомогательным лазерами между их общими отражателями, один из отражателей выполнен уголковым, второй - из двух сопряженных частей, одна из которых представляет собой Т-образную пластину, неподвижно установленную так, что ее стойка, выполненная полупро5 зрачной, расположена в ходе излучения вспомогательного лазера, отраженного уголковым отражателем, а полка Т-образной пластины выполнена зеркально- отражающей с расположенным в ходе из0 лучения второго измерительного лазера выступом, высота которого равна 1/4 длины волны излучения, другая - полупрозрачная П-образную пластину, установленную со стороны стойки Т-образной пластины с возможностью перемещения в направлении распространения излучения лазеров, а второй отражатель связан через третье полупрозрачное зеркало с опорным лазером и третьим фотоприемником.

5

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения длин и перемещений. Цель изобретения - расширение диапазоне непрерывно производимых измерений путем увеличения зоны устойчивой работы устройства. Излучение вспомогательного лазера смешивается на фотоприемнике 18 с излучением опорного лазера 1 и выделяемая частоты поступает в систему автоподстройки частоты (АПЧ) 20, вход которой связан с пьезокорректо- ром 21 вспомогательного лазера, оптически связанного через зеркала 16 и 17 с опорным лазером 1. Излучение одного из измерительных лазеров смешивается на фотоприемнике 10 с излучением опорного лазера 1. Разностная частота регистрируется частотомером 11. При отклонении пластины 4 Т-образной формы и уголкового отражателя 5 от начального положения восстанавливается их первоначальное положение с помощью пьезокорректора 21. При изменении частоты биений между опорным и измерительным лазером, образованным пластиной 3, вьтолненной полупрозрачной, П-образной формы и установленной со стороны стойки Т-образной пластины 4 с возможностью перемещения в направлении распространения излучения лазеров, измеряется величина перемещения объекта. 1 ил. СО /1-4 СО 4: оо а оо