Интерферометр для измерения перемещений объектов Советский патент 1988 года по МПК G01B9/02 

Ob 00

о:

Изобретение относится к измеритель- ; ной технике и может быть использовано для точного измерения больших линейных : перемещений объектов.

: Цель изобретения - повышение точ- j. i ности измерения при увеличении диапазона { измеряемых величин путем стабилизации 1 контрастности интерференционной картины i при измерении больших перемещений. I На фиг. 1 представлена оптическая : схема интерферометра; на фиг. 2 - разрез i А-А на фиг. 1. .

i Интерферометр содержит лазер 1, после- довательно по ходу излучения лазера 1 i телескопическую систему 2 и светоделитель 3, i делящий пучок на измерительный и опор- ный. По ходу измерительного пучка последовательно расположены зеркало 4 и пред- : назначенные для закрепления на объекте 5 ; отражатель 6 и оборачивающая призма 7.

10

меняется, вследствие этого интерференционные полосы перемещаются в плоскости щелевых диафрагм 14 и 15. Детекторы 16 и 17 вырабатывают синусоидальные сигналы, которые затем используются для счета интерференционных полос, по количеству которых определяют величину перемещения объекта. Для реверсивного счета интерференционных полос щелевые диафрагмы сдвинуты одна относительно другой на четверть полосы.

Вследствие конечной длины L когерентности лазера величина перемещения объекта 5 при заданной контрастности полос

равна,

0,8bVl--K

При перемещении объекта 5 на величины больше Е опорный пучок переходит при помощи соответствующей ромбической призмы 12 на следующий отражатель 9.установленный на расстоянии

также на расстоянии S от предыдущего отражателя 9, и так далее. Таким образом, поддерживается постоянная контрастПо ходу опорного пучка последовательно

размещены отражатели 8, 9 и 10, перед20 , от отражателя 8, далее - каждым из которых, кроме отражателя 10,на следующий отражатель 10, установленный установлены соответственно ромбические призмы 11 и 12 с возможностью перемещения перпендикулярно направлению распространения пучка и вторая оборачиваю-jc ность интерференционных полос, не зависящая призма 13, размещенная между све-щая от длины когерентности лазера, тоделителем 3 и последней по ходу отраженного от отражателей 8-10 пучка ром-Формула изобретения бической призмой 11. Все отражатели 6-

10 выполнены в виде двугранных зеркалИнтерферометр для измерения перемес углом 90° между гранями. По ходузо щений объектов, содержащий лазер и поскаждого из пучков, отраженных от отра-ледовательно расположенные по ходу пучка

жателей 6-10 и прошедших светоделительизлучения лазера телескопическую систему

3, последовательно и попарно установленыи светоделитель, делящий пучок излучения

щелевые диафрагмы 14 и 15 и детекторына измерительный и опорный, по ходу

16 и 17.измерительного пучка последовательно расИнтегратор работает следующим обра-35 положены зеркало и первый отражатель,

зом.предназначенный для закрепления на объекПучок излучения от лазера 1 расщиряет- ся телескопической системой 2 и попадает на светоделитель 3, где делится на измерительный и опорный. Измерительный пучок, отразившись от зеркала 4, падает на отражатель 6, отражается им обратно параллельно самому себе, проходит оборачивающую призму 13 и возвращается вновь на светоделитель 3.

40

те, по ходу опорного пучка расположен второй отражатель, по ходу каждого из пучков излучения, отраженных от отражателей и прошедщих светоделитель, последовательно и попарно установлены щелевая диафрагма и детектор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при увеличении диапазона измеряемых величин, он снабжен дополнитель- Опорный пучок проходит ромбическую j ными отражателями, установленными в опор- призму 11, смещается ею перпендикулярно ном пункте между светоделителем и отражателем опорного пучка последовательно друг за другом на расстояниях , один от другого, где L - длина когерентности излучения лазера, а К - за- 50 данная контрастность интерференционной картины, ромбическими призмами, установленными в опорном пункте перед каждым из дополнительных отражателей с возможностью перемещения перпендикулярно направлению распространения пучка излучеПри перемещении объекта 5 разность 55 ния, двумя оборачивающими призмами, хода измерительного и опорного пучков из- одна из которых предназначена для установпучку на величину его диаметра аа и падает на первый неподвижный отражатель 8 и, отразившись от него, идет обратно параллельно самому себе через призму 13 на светоделитель 3.

Оба пучка вторично делятся светоделителем 3, интерферируют и, создав две картины интерференционных полос в плоскости диафрагм 14 и 15, проходят к детекторам 16 и 17.

.

0

меняется, вследствие этого интерференционные полосы перемещаются в плоскости щелевых диафрагм 14 и 15. Детекторы 16 и 17 вырабатывают синусоидальные сигналы, которые затем используются для счета интерференционных полос, по количеству которых определяют величину перемещения объекта. Для реверсивного счета интерференционных полос щелевые диафрагмы сдвинуты одна относительно другой на четверть полосы.

Вследствие конечной длины L когерентности лазера величина перемещения объекта 5 при заданной контрастности полос

равна,

0,8bVl--K

При перемещении объекта 5 на величины больше Е опорный пучок переходит при помощи соответствующей ромбической призмы 12 на следующий отражатель 9.установленный на расстоянии

0 , от отражателя 8, далее - на следующий отражатель 10, установленный c ность интерференционных полос, не зависящая от длины когерентности лазера, Формула изобретения

также на расстоянии S от предыдущего отражателя 9, и так далее. Таким образом, поддерживается постоянная контрастS 0, от отражателя 8, далее - на следующий отражатель 10, установленный ность интерференционных полос, не зависящая от длины когерентности лазера, Формула изобретения

40

j 50

314168604

ки на объекте за отражателем, а другаяотраженного от отражателя пучка, а все

размещена в опорном пучке между свето-отражатели выполнены в виде двугранных

делителем и последней призмой по ходузеркал с углом 90° между гранями.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для точного из.мерения .больших линейных перемещений объектов. Цель изобретения - повышение точности измерения при увеличении диапазона измеряемых величин - достигается путем стабилизации контрастности интерференционной картины при измерении больших перемещений. Пучок излучения лазера 1, пройдя телескопическую систему 2, делится светоделителем 3 на измерительный, в котором последовательно расположены зеркало 4 и скрепленные с объектом 5 отражатель 6 и оборачивающая призма 7, и опорный, в котором последовательно размещены отражатели 8, 9 и 10, перед каждым из которых, кроме отражателя 10, установлены ромбические призмы 11 и 12 соответственно и вторая оборачивающая призма 13. Опорный и измерительный пучки, отраженные от отражателей 6, 8, 9 и 10, интерферируют на светоделителе 3 и через диафрагмы 14 и 15 поступают соответственно на детекторы 16 и 17. Отражатели выполнены в виде двугранных зеркал с углом 90° между гранями. При перемещении объекта на величину, большую расчетной величины S, опорный пучок переходит с одного отражателя 8 на другой 9 при помощи призм 11 или 12 и так далее, а отражатели опорного пучка расположены на расстоянии S друг от друга. По количеству интерференционных полос на детекторах 16 и 17 судят о величине перемещения объекта 5. 2 ил. Ф (Л

/2

/э

/

// д

J2

70