Двухчастотная интерферометрическая система для измерения линейных перемещений Советский патент 1987 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений удаленных объектов.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений за счет обеспечения непрерывной регистрации перемещений.

На чертеже представлена принципиальная схема двухчастотной инт ерферо- метрической системы.

Интерферометрическая система содержит первый и второй лазеры 1 и 2, блок оптического смешения световых

га фазы и подсчитывающий целое число фазовых циклов. При перемещении.призмы 6 на величину Л/4, где Л - длина волны лазерного излучения, раз- ность фаз сигналов биений двух фотот.е.

приемников совершает один цикл, изменяется на 360 .

10

Для нормальной непрерывной работы системы с высокой .чувствительностью и точностью необходимо, чтобы разность частот двух .лазеров в течение большого промежутка времени оставалась постоянной. Электронный блок 10 частотно-фазовой автоматической подстройки стабилизирует эту разность. I.

На два входа блока 10 подается

сигнал с второго фотоприемника 8 на частоте , --Э, , где -О, и-О- опти- назначенную для связи с объектом, пер-JQ еские частоты и сигнал со стабильнопотоков, состоящий из первого и второго полупрозрачных зеркал 3 и 4 и двустороннего зеркала 5, призму 6 полного внутреннего отражения, пред1Г

вый и второй фотоприемники 7 и 8, установленные на первом и втором выходах блока оптического смещения световых потоков, ; реверсивный счетчик .9, электронный блок 10 частотно-фазо- 25 вой автоматической подстроили, пьезо- элемент 11 и стабильный радиогенератор 12. Пьезоэлемент 11 связан с вторым лазером 2, первьш и второй входы электронного блока 10 частотно-фазо- ЗО вой автоматической подстройки соединены с выходами второго фотоприемника 8 и стабильного радиогенератора 12, а выход - с пьезоэлементом 11.

го радиогенератора 12 на частоте f . Блок 10 вырабатьшает управляющее напряжение, пропорциональное разности частот fp - (-) и подает его на пьезоэлемент, на котором закреплено зеркало резонатора лазера 2. При этом частота лазера 2 изменяется таким образом, чтобы разность частоту), -л) была с фазовой точностью равна частоте f опорного радиогенератора 12. Таким образом, статическая ошибка при измерении отсутствует, а динамическая не превышает 1 Гц за время измерения. Это означает, что спектр .сигнала биеДвухчастотная Интерферометрическая 35 ний двух связанных лазеров имеет шисистема работает следующим образом..

Излучение лазеров 1 и 2 поступает в блок оптического смешения, который включает в себя два полупрозрачных зеркала 3 и 4 и одно плотное 5, отражающее с обеих сторон по 100%. Роль этого блока: путем расщепления и пространственного совмещения световых пучков произвести оптическое смешение лазерных полей на фото/1риемниках 7 и 8. Так как перемещение призмы 6, укрепленной на объекте, приводит к изменению частоты порции излучения лазера 1, то на втором фотоприемнике 8 вьщеляется сигнал биений тока на частоте, равной исходной разности частот двух лазеров, тогда как на первом фотоприемнике 7 вьвделяется сигнал с частотой, отличающейся от исходной разности на величину доплеровского сдвига, определяемого скоростью движения объекта. Сигналы с фотопр иемников поступают на реверсивньм счетчик 9, регистрирующий перемещение в виде набе13629232

га фазы и подсчитывающий целое число фазовых циклов. При перемещении.призмы 6 на величину Л/4, где Л - длина волны лазерного излучения, раз- ность фаз сигналов биений двух фотот.е.

приемников совершает один цикл, изменяется на 360 .

го радиогенератора 12 на частоте f . Блок 10 вырабатьшает управляющее напряжение, пропорциональное разности частот fp - (-) и подает его на пьезоэлемент, на котором закреплено зеркало резонатора лазера 2. При этом частота лазера 2 изменяется таким образом, чтобы разность частоту), -л) была с фазовой точностью равна частоте f опорного радиогенератора 12. Таким образом, статическая ошибка при измерении отсутствует, а динамическая не превышает 1 Гц за время измерения. Это означает, что спектр .сигнала биерину й 1 Гц.

Формула изобретения

Двухчастотная Интерферометрическая система для измерения линейных перемещений, содержащая первый и второй лазерные источники света, предназначенные для излучения первого и второ- го параллельных потоков различной частоты, блок оптического смешения световых потоков, состоящий из первого и второго полупрозрачных зеркал, расположенных под углом по ходу первого и второго световых потоков соответственно, .и двустороннего зеркала, расположенного перпендикулярно второму световому потоку, призму полного внутреннего отражения, предназначенную для связи с объектом, первый и второй фотоприемники, установленные на первом и втором выходах блока оптического смешения световых потоков, реверсивный счетчик, первый и второй

31362923

входы которого соединены с первым изерным источником света, стабильным вторым фотоприемниками соответствен-радиогенератором, первый и второй но, отличающаяся тем,входы электронного блока частотно-фа- что, с целью повышения точности и рас-.зовой автоматической подстройки сое- ширения диапазона измерений, онаснаб-динены с выходами второго фотоприем- жена электронньм блоком частотно-фа-ника и стабильного радиогенератора зовой автоматической подстройки, пье-соответственно, а выход - с пьезозле- зоэлементом, связанным с вторым ла-ментом.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений за счет обеспечения непрерывной регистрации перемещений. Инте рферрмётрическая система содер жит лазеры 1 и 2, излучающие световые потоки различной частоты, блок оптического смешения световых потоков, который осуществляет расщепление и пространственное совмещение световых по-, токов на фотоприемниках 7 и 8. Перемещение призмы 6, связанной с объектом, приводит к возникновению сигнала разности частот двух лазеров на выходе фотоприемника 7 и сигнала, отличающегося от разностного на величину доплеровского сдвига на выходе фото приемника 8. Сигналы с фотоприемников 7 и 8 поступают на реверсивный счет-г чик 9, которьй регистрирует перемещение объекта. Стабилизацию разности частот излучения лазеров 1 и 2 ствляет электронный блок 10 частотно- фазовой автоматической подстройки. 1 ил. С