Интерферометр для измерения поперечных перемещений Советский патент 1989 года по МПК G01B9/02 

/.

-Т

Г

ел

оо

05

о оо

8-/

Изобретение относится.к контроль- но-иэмерительнрй технике, в частности к измерительным интерферометричес- ким системам, и может быть использовано для измерения поперечных смещений объектов с высокой точностью,

Цель изобретения - повьлоение точности и чувствительности измерений за счет устранения влияния угловых смещений объекта и формирования двух измерительных плеч.

На чертеже представлена схема интерферометра для измерения поперечных перемещений о

Интерферометр содержит источник 1 когерентного излучения (лазер), расположенные по ходу излучения коллиматор 2, диафрагму 3 и светоделитель 4, расположенные в одном и9 разделенных пучков плоское зеркало 5, ориентированное под углом.45° к падающему пучку, отражатель, предназначенный для крепления к объекту и выполненный в виде прямоугольной равнобедренной призмы 6, дифракционные решетки 7 и 8, установленные по ходу, отраженных призмой 6 пучков и ориентированные под автоколлимационными углами к падающим на них пучкам, и установленный в выходном пучке фотоприемник 9 о

Интерферометр работает следующим образом

Световой поток от источника I когерентного излучения, пройдя коллиматор 2 и диафрагму 3, становитс:я параллельным. Далее он попадает на светоделитель 4, который делит световой поток на два, образуя плечи интерферометра. Один из лучей, отражаясь от зеркала 5, направляется параллельно второму световому потоку на прямоугольную равнобедренную призму 6с Затем отраженные от катетных граней пря моугольной равнобедренной призмы 6 оба световых потока попадают на дифракционные решетки 7 и 8, каждая из которых установлена под автоколли- мационным углом к световым потокам

После отражения от дифракционных решеток световые потоки возвращаются по тому же оптическому пути на светоделитель 4, где световые потоки интерферируют и образуют на фотоприемнике 9 интерферен 1ионную картину. При поперечном перемещении объекта с установленной на нем прямоугольной равнобедренной призмой 6 световые лу10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

чи перемещаются по дифракционным решеткам 7 и 8, При этом оптическая длина одного плеча интерферометра уменьшается, а другого - увеличиваете ся на такую же величину, что увеличивает чувствительность к поперечным перемещениям в два раза. Кроме того, отраженные от дифракционных решеток 7 и 8 световые потоки возвращаются на светоделитель 4 по тому же оптическому пути. Таким образом, удается избежать углового расхождения двух интерферирующих потоков и получить качественную интерференционную картину.

В случае возникновения нежелательных угловых перемещений объекта оптическая разность хода в плечах интерферометра не изменяется и интер- ференцирнная картина будет неподвижной. При возникновении продо; ьных перемещений длины оптических путей в плечах интерферометра изменяются одинаково. Поэтому оптическая разность хода равна нулю. При этом интерференционная картина также остается неподвижной.

Формула изобретения

Интерферометр для измерения поперечных перемещений, содержащий источник когерентного излучения, расположенный по ходу излучения светоделитель, размещенные в одном из разде- . ленных пучков плоское зеркало, ориентированное под углом 45 к падающему пучку, и дифракционную решетку, ориентированную под автоколлимационным углом к падающему пучку, отражатель, предназначенный для крепления к объекту, и установленный в выходном пучке фотоприемник, о т - личающийс я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений, он снабжен дополнительной дифракционной решеткой, ориентированной так, что ее плоскость образует с плоскостью основной дифракционной решетки угол 180 -2Ы, где с/- автоколлимационный угол решеток, и коллиматором и диафрагмой, последо- вательно расположенными между источником когерентного излучения и- светоделителем, отражатель выполнен в виде прямоугольной равнобедренной призмы, длина L гипотенузной грани которой удовлетворяет соотношению L 21,

5.1518663

где 1 7 расстояние от светоделителя пендикуляриа падающим пучка, а ди- до плоского зеркала, ориентированной фракционные решетки установлены по так, что ее гипотенузная грань ходу отраженных призмой пучков.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения поперечных перемещений объекта с высокой точностью. Целью изобретения является повышение точности за счет устранения влияния угловых перемещений объекта и повышение чувствительности за счет формирования двух измерительных плеч. Для этого с помощью коллиматора 2, диафрагмы 3, светоделителя 4 и зеркала 5 формируется два параллельных коллимированных пучка, падающих на отражатель 6, выполненный в виде равнобедренной прямоугольной призмы. Отраженные пучки попадают на дифракционные решетки 7 и 8 и в обратном ходе лучей формируют интерференционную картину, регистрируемую фотоприемником 9. Благодаря тому, что решетки установлены друг к другу под углом 180°-2α, где α - угол автоколлимации, при поперечном смещении оптическая длина одного плеча интерферометра увеличивается, а другого-уменьшается, что приводит к удвоению чувствительности. 1 ил.