Гетеродинный интерференционный способ измерения перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для прецизионных измерений угловых и линейных перемещений объек- тов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем одновременного измерения угловых и линейных перемещений.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит лазер 1, акус- тооптическую ячейку 2, высокочастотные генераторы 3, 4, полупрозрачные зеркала 5-7, ослабитель В, зеркало 9, фотоприемник 10.

Способ осуществляется следующим образом.

Излучение от лазера 1 направляют на акустооптическую ячейку 2, в которой с помощью двух высокочастотных генераторов 3, 4 создается система двух бегущих волн с различными частотами. В результате дифракции Рама- на-Ната в одном из порядков дифракции из акустооптической ячейки выходят два пространственно разделенных пучка,, оптические частоты которых сдвинуты относительно друг друга. Один из этих пучков (сигнальный) после отражения от полупрозрачного зеркала 5 направляют на зеркальную поверхность исследуемого объекта 11. С помощью системы полупрозрачных зеркал 5, 6 и ослабителя 8 к этому пучку добавляют излучение другой частоты, тем самым снимается ограничение, связанное с конечной расходимостью пучков различных частот, и увеличивается рабочая зона измерений. Второй (опорный) световой пучок с помощью зеркала 9 и полупрозрачного зеркала 7 сводится с сигнальным пучком, отраженным от исследуемого объекта 11. Резуль- тат интерференции сведенных пучков регистрируется с помощью фотоприемника 10.

Результирующий сигнал в плоскости фотоприемника 10 представляет собой результат интерференции трех световых пучков, оптические частоты двух из которых совпадают и отличаются на заданную частоту л от оптической частоты третьей. Переменная составляющая на частоте л результата интерференции в произвольной точке плоскости фотоприемника IО зависит от разности

О - д з

0

5

хода между опорным и сигнальным пучками следующим образом:

(л t+(r)+cos(Jlt+) , (1) где Sg - константа, пропорциональная произведению амплитуд опорного и сигнального пучков; t - время;

2. - отношение амплитуд дополнительного излучения .и излучения основной частоты в сигнальном пучке; (f- разность хода между опорным

и сигнальным пучками; постоянная разность фаз,

определяемая геометрией оптической системы. Сигнал с фотоприемника 10 представляет собой проинтегрированньм по поверхности фотоприемника 10 результат интереренции (1). Вид этого сигнала определяется формой освещенной светочувствительной площадки фотоприемника . Для круглой светочувствительной площадки радиуса R амплитуда переменной составляющей сигнала фотоприемника 10 с частотой Si- в приближении малых 2 (S i il) представляется в виде:

,( + Z cos/), (2)

где Ад - некоторая постоянная, которая определяется параметрами электронной регистрирующей схемы;

1| - функция Бесселя первого порядка; - угол наклона между опорным

и сигнальным пучками. Согласно выражению (2) линейные смещения объекта 11 приводят к косинусной модуляции амплитуды выделяемого сигнала, а поворот поверхности объекта 11 изменяет средний уровень выделяемой амплитуды.

Таким образом, амплитуда регистрируемого на разностной частоте результата интерференции позволяет судить одновременно об угловых и о линейных перемещениях объекта 11,

Формула изобретения

Гетеродинный интерференционньй способ измерения перемещений, заключающийся в том, что формируют два световых пучка - сигналы{ый и опорный с различными оптическими частотами, направляют сигнальный пучок на.

объект, совмещают опорный пучок и сигнальный пучок, отраженный от объ.- екта, регистрируют интерференционную картину на разностной частоте и определяют величину перемещения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного измерения

угловых, и линейных перемещений, делят опорный пучок по амплитуде, совмещают часть опорного пучка с сигнальным до его направления на объект, а в зарегистрированной интерференционной картине измеряют амплитуду и по ее . величине судят о линейных и угловых перемещениях объекта.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для прецизионнь:х измерений угловых и линейных перемещений объектов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет одновременного определения угловых и линейных перемещений объекта. Для этого используют явление трехлучевой интерференции световых пучков с различными оптическими частотами. Способ заключается в формировании двух свет товых пучков сигнального и опорного, делении опорного пучка по амплитуде, совмещении части опорного пучка с сигнальным и направлении этого смешанного пучка на объект, .затем совмещают сигнальный пучок, отраженный от объекта, с опорным. Интенсивность излучения на выходе интерферометра .будет зависеть как от осевой разности хода лучей, так и от угла между интерферирующими пучками. Измеряют амплитуду в интерференционной картине и по ее величине судят об угловых и линейных смещениях объекта. 1 ил. i (Л