Интерферометр для измерения углового и линейного положения объекта Советский патент 1989 года по МПК G01B9/02 

315

Изобретение относится к-измерительной технике, а именно к интерференционным измерителям линейных и угловых перемещений объекта.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем снижения требований к точности перемещения подвижного звена.

На чертеже изображена принципи- альная схема интерферометра для измерения углового и линейного положения объекта.

Интерферометр содержит последовательно расположенные источник 1 мо- нохроматического излучения, например He-Ne лазер и светоделитель 2, первый и второй двугранные 90г-гра- дусные отражатели 3 и А, предназначенные для установки на объект (не показан), третий и четвертый отражатели 5 и 6, оптически связанные с отражателями 3 и 4 и расположенные напротив них таким образом, что вершины первого и второго отражателей 3 и 4 смещены вдоль оптической оси монохроматического излучения на величину cf, два неподвижных автоколлимационных зеркала 7 и 8 и -фотоприем- ник 9.

Светоделитель 2, третий и четвертый отражатели 5 и 6 и фотоприемник установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси источника монохроматического излучения и обра- зуют подвижное звено.

Одна из отражающих поверхностей третьего отражателя 5 находится в одной плоскости со светоделительной поверхностью светоделителя 2.

Интерферометр работает следующим образом.

Излучение от источника 1 монохроматического излучения делится на дв пучка светоделительной поверхностью светоделителя 2. Один из образовав- щихся пучков, отраженный от светоделительной поверхности, светоделителя 2 направляется к отражателю 3

(луч ). Пройдя отражатель 3, световой пучок направляется к отражателю 5 (луч II). Далее световой поток, попеременно отражаясь отражателями 3 и 5 , продолжает распространять- ся в первоначальном направлении (лучи III, IV.V.VI) до тех пор, пока вышедший из отражателя 3 луч (луч VI) не попадает на автоколлимационное

0

5

0

д

0

с

Зеркало 7. Отраженный зеркалом 7 световой поток распространя ется в обратном направлении, возвращаясь к светоделителю 2.

Второй луч, образованный светоделителем 2, проходит к отражателям 4 и 6. В этой паре отражателей 4 и 6 обеспечивается распространение светового потока, аналогичное распространению в паре отражателей 3 и 5. В светоделителе 2 происходит нало- жение интерференционных, лучей. Результирующий световой поток попадает на светочувствительную площадку фотоприемника 9, вызывая изменения фототока. По изменениям фототока осуществляется измерение разности оптической длины плечей интерферометра. В том случае, когда отражатели 3 и 4 связаны с объектом и поворачиваются совместно с ним вокруг оси, находящейся на прямой, соединяющей вершины отражателей 3 и 4 на равном расстоянии от них, указанная разность хода характеризует синус угла поворота объекта.

. А в случае, когда лишь один отражатель 3 или 4 связан с объектом и перемещается вместе с ним, а все остальные отражатели остаются неподвижными, по измеренной разности хода судят о линейном перемещении объекта.

Чувствительность измерений в интерферометре определяется числом прохождения светового пучка в парах опти- чески связанных отражателей 3 и 5, 4 и 6. Последнее зависит, при неизменных габаритах этих отражателей, от величины сГ смещения их вершин. Учитывая, что интервал между соседними лучами равен 2 сГ , расстояние 1 от биссектрисы 90-градусного угла отражателя (3 или 4) до светового пучка с порядковым номером п, падающего на автоколлимационное зеркало 7, или 8, можно выразить следующим образом

1 (п-1) сГ- X.

Из этого выражения следует, что увеличение cf приводит к смещению влево луча с порядковым номером п и замене его лучом с меньшим порядковым номером (при неизменном положении автоколлимационного зеркала) .

Габариты отражателей расчитываются из условия обеспечения максимального числа прохождений (т.е. минимальной требуемой чувствительности), из этого условия определяется положение автоколлимационных зеркал и производится общая юстировка оптической схемы интерферометра.

, Перестройка интерферометра осуществляется смещением отражателей 5 и 6 совместно с фотоприемником 9 и светоделителем 2 на расчетную вели- чину с обеспечением нового значения ( .

Формула изобретения

Интерферометр для измерения углового и линейного положения объекта, содержащий последовательно расположенные источник монохроматического излучения и светоделитель, четыре

двугранных 90-градусных отражателя.

первый и второй из которых предназначены для установки на объекте, а третий и четвертый расположены напротив них так, что вершины первого и второго отражателей смещены вдоль оптической оси источника монохроматического излучения относительно соответствующих вершин третьего и четвертого отражателей, а одна из отражающих поверхностей третьего отражателя находится в одной плоскости со светоделительиой поверхностью светоделителя, два автоколлимационных зер1(ша и фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, светоделитель, третий и четвертый отражатели и фотоприемник установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси источника излучения.

Изобретение относится к измерительной технике, , в частности, к устройствам для измерения угловых и линейных перемещений. Цель изобретения - повышение точности измерения путем снижения требований к точности перемещения подвижного звена. Интерферометр построен по двухлучевой схеме, в обоих плечах которой устанавливают уголковые отражатели 3 и 4, предназначенные для установки на объект. Для повышения чувствительности измерения в ветви интерферометра вводят отражатели 5 и 6 и автоколлимационные зеркала 7 и 8. Отражатели 5 и 6 устанавливают напротив отражателей 3 и 4 так, что обеспечивается многократное прохождение светового пучка. Автоколлимационные зеркала 7 и 8 возвращают световой поток в обратном направлении и обеспечивают наложение интерферирующих лучей. Изменение чувствительности измерения производят смещением отражателей 5 и 6, светоделителя 2 и фотоприемника 9 вдоль оптической оси источника 1 монохроматического излучения, образующих подвижное звено. 1 ил.