Устройство для измерения линейных перемещений объектов Советский патент 1987 года по МПК G01B11/00 

10

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения преимущественно малых линейных перемещений объектов,

Цель изобретения - уменьшение габаритов и упрощение юстировки устройства за счет введения многослойного голографического элемента, вы- дюлняющего .функции светоделительного элемента и отражателей.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для измерения линейных перемещений объектов.

Устройство содержит последовательно установленные монохроматический источник 1 излучения, коллиматор 2, многослойный голографический элемент 3, состоящий из параллельно расположенных дифракционных решеток 4, жестко соединенных между собой в количестве не более четырех и разделенных оптически прозрачным материалом 5, два фотоприемника 6 и 7 и электронный 25 блок 8.

Многослойный голографический элемент 3 образован в результате экспонирования двумя плоскими волнами слоистой структуры, состоящей из N свеоптически прозрачным материалом 5. Записывающие волны падают на слоистую структуру под одинаковыми углами После проявления получается N-слой- ный голографический элемент, состоящий из N дифракционных решеток 4, разделенных оптически прозрачным материалом 5. Наименьшее расстояние между дифракционными решетками 4 и между голографическим элементом 3 и объектом 9 определяется по формуле

L.

Мин 7Гз1п(с/ /2)

где Д - длина волны восстанавливающего излучения; f - угол между записыв.ающими

волнами,

п - показатель преломления оптически прозрачной среды. Наибольшее расстояние и наибольшее число дифракционных решеток 4 определяются предельными габаритами оптической системы при записи, а также потерями на поглощение, и многократное внутреннее отражение при восстановлении многослойного голографи- . ческого элемента 3. Технологически реализуемые величины наибольшего и

15

20

13504892

наименьшего расстояний между дифракционными решетками 4 и между голо- графическим элементом 3 и объектом 9, а также наибольшее число решетоЛ

4 раины .c и« 10 мкм, N 4 соответственно.

M«kc

Устройство работает следующим образом.

Луч от монохроматического источника 1 излучения коллимируется коллиматором 2 и, падая под некоторым углом в на N-слойный голографический элемент 3, последовательно дифрагирует на каждой из N дифракционных решеток 4 до объекта 9 и затем, отразившись от последнег о, на этих же N дифракционных решетках 4 - вторично. В результате образуется М дифракционных пучков, причем каждый, представляет собой результат когерентного сложения волн, распространяющихся после голографическог;о элемента 3 в одном направлении, в связи с чем интенсивность .пучка зависит от разности фаз между этими волнами. Длина оптического пути, которую проходит каждая из образующих пучок волна, зави - сит, в частности, от расстояния Р между объектом 9 и N-слойным голографическим элементом 3. Таким образом, интенсивность каждого образованного пучка периодически изменяется при смещении объекта 9 в направлении, перпендикулярном к дифракционным ре- - шеткам 4. Это фиксируется двумя фотоприемниками 6 и 7, которые измеряют интенсивность двух пучков, причем сигналы от этих фотоприемников б и 7 должны быть сдвинуты по фазе на четверть периода. Величина и направление смещения объекта 9 определяются электронным блоком 8. Фотоприемники 6 и 7 должны располагаться на расстоянии J 2dtg t/ друг от друга, где d - расстояние от многослойного элемента 3 до фотоприемника 6 или 7. Объект 9 должен хотя бы частично отражать падающее от него излучение, в противном случае он может быть покрыт отражающим материалом либо на объекте 9 необходимо закрепить зеркало .

30

40

45

50

55

Формула изобретения

Устройство для измерения линей ных перемещений объектов, содержащее последовательно установленные монохроматический источник излучения, кол

Формула изобретения

Устройство для измерения линей ных перемещений объектов, содержащее последовательно установленные монохроматический источник излучения, кол3 13504894

лиматор, два фотоприемника и элект-расположенным между коллиматором и ронный блок, отличающеесяфотоприемниками и состоящим из па- тем, что, с целью уменьшения габари-раллельно расположенных дифракцион- тов и упрощения юстировки устройст-ных решеток, жестко соединенных меж- ва, оно снабжено N-слойным гологра- ду собой и разделенных оптически фическим элементом,где ,2,3,4,прозрачным материалом.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано преимущественно для измерения малых линейных перемещений объектов. Цель изобретения - повьшение габаритов и упрощение юстировки устройства за счет введения многослойного голо- графического элемента, выполняющего функции светоделительного элемента и отражателей. Устройство содержит последовательно установленные монохроматический источник 1 излучения, коллиматор 2, многослойный гологра- фический элемент 3, состоящий из параллельно расположенных дифракционных решеток 4, жестко соединенных между собой в количестве не более че- тырех и разделенных опти 1ески прозрачным материалом 5, два фотоприемника 6 и 7 и электронньй блок S. 1 ил. (Л СО ел о 4 00 со