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

йена крышеобраэно с углом 90°. Отразившись от отражателя 5, пучок возвращается на гипотенузную грань светоделителя 3, где интерферирует с пучком, прогаедшим через полупрозрачный слой отражателя 4, Результат интерференции регистрируется регист- рируюпими блоками 8 и 9, Другая половина пучка, не попавшая на зеркальный слой светоделителя 3, делит

ся на две части по амплитуде. Отраженная часть пучка падает на отражатель 4, установленный с возможностью перемещения вдоль оси X, и возвращается на светоделитель 3, где интерферирует с пучком, прошед- тим Через полупрозрачный слой светоделителя 3. Результат интерференции пучков регистрируется регистрируюЧЩ- мн блоками 6 и 7. 3 нп.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточных измерений линейных перемещений по двум координатам. Цель изобретения - увеличение информативности за счет измерения перемещения по второй координате, достигается путем организации второй измерительной ветви. Пучок света источника 1 излучения падает на гипотенузную грань прямоугольной усеченной призмы светоделителя 3, где делится по фронту на две равные части. Одна часть пучка, отраженная зеркальным слоем светоделителя 3, шириной в половину диаметра пучка отражается полупрозрачным слоем, нанесенным по краям первого отражателя 4, и направляется на второй отражатель 5, установленный с возможностью перемещения вдоль координаты Y. Отражатели 4 и 5 выполнены в виде прямоугольных усеченных призм, у которых малая катетная грань выполнена крышеобразно с углом 90°. Отразившись от отражателя 5, пучок возвращается на гипотенузную грань светоделителя 3, где интерферирует с пучком, прошедшим через полупрозрачный слой отражателя 4. Результат интерференции регистрируется регистрирующими блоками 8 и 9. Другая половина пучка, не попавшая на зеркальный слой светоделителя 3, делится на две части по амплитуде. Отраженная часть пучка падает на отражатель 4, установленный с возможностью перемещения вдоль оси X, и возвращается на светоделитель 3, где интерферирует с пучком, прошедшим через полупрозрачный слой светоделителя 3. Результат интерференции пучков регистрируется регистрирующими блоками 6 и 7. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточных измерений линейных перемещений по двум коорди- натам.

Цель изобретения - увеличение информативности за счет измерения перемещения по второй координате.

На фиг.1 представлена принципиальная схема интерферометра; на фиг.2 - гипотенузная грань светоделителя; на фиг.З - гипотенузная грань Первого отражателя.

Интерферометр для измерения перемещений содержит источник 1 когерентного излучения, телескопическую систему 2, свнтоделитель 3, выполненный в виде прямоугольной усеченной приз- мы с углом uL при вершине, опредевыражением об

.-О , /Slttv

45 -arcsin(

n

/

где i - угол между нормалью к гипо- тенузной грани и направлением падаю- дд щего пучка, n - показатель преломления материала призмы, на край гипо-. тенузной полупрозрачной грани которой нанесено зеркальное покрытие шириной в половину диаметра пучка излучения.

45

а меньшая катетная грань выполнена крышеобразно с углом 90°, отражатель

4,выполненный в виде призмы, аналогичной призме светоделителя 3, а на гнпотенузную грань отражателя 4 нанесено по краям полупрозрачное покрытие шириной в половину диаметра пучка излучения, второй отражатель

5,выполненный в виде призмы, аналогичной призме первого отражателя 4, и две пары регистрирующих блоков 6 и 7, 8 и 9.

Интерферометр работает следующим образом.

20

25

зо

jj

дд .

45

50

55

Пучок света от когерентного источника 1 расширяется телескопической системой 2 и падает на гипотенуэную грань призмы светоделителя 3, где делится по фронту на две равные части. Одна половина пучка а отражается зеркальным слоем и используется для измерения по оси У, а вторая используется для измерения по оси X, делится по амплитуде полупрозрачным слоем на отраженный пучок , б и проходящий в внутрь призмы. Проходящий пучок в отражается на гранях полного внутреннего отражения и возвращается обратно на полупрозрачную поверхность. Отраженные пучки а и б направляются вдоль оси X и падают на гипотенузную грань отражателя 4. Пучок б преломляется, отражается на гранях отражателя 4 и возвращается параллельно самому себе вновь на светоделитель 3, где встречается с пучком в. Оба пучка б и в делятся вторично по амплитуде, интерферируют и создают две системы интерференционных полос в плоскостях регистрирующих блоков 6 и 7.

Пучок а падает на гипотенузную грань отражателя 4 в месте полупрозрачного слоя, где делится им по амплитуде на два равных пучка: отраженный и преломленный внутрь, призмы. Преломленный пучок отражается гранями призмы и выходит .через другой полупрозрачный слой. Пучок, отраженный полупрозрачным слоем ги- потенузной грани отражателя 4, направляется ею параллельно оси У на отражатель 5, После отражения призмой 5 пучок возвращается параллельно самому себе на второй участок, полупрозрачного слоя отражателя 4,,где

он встречается с преломленным пучком. Оба пучка вторично делятся, интерферируют и одна часть возвращается параллельно оси X вновь на светоделитель 3, где после деления образуются две системы интерференционных полос в плоскостях регистрирующих блоков 6 и 7. Вторая часть интерферирующих пучков с выходит из отражателя 4 и может быть также использована для измерения перемещений каретки 10 вдоль координаты У.

Интер ферирующие пучки первого и второго интерферометров попадают соответственно на блоки 6, 7 и 8,9. При перемещении кареток 10 и 11 по направляющим 12 интерференционные полосы проходят относительно регистрирующих блоков 6, 7 и 8, 9 независимо друг от друга. Для реверсивного счета интерференционных полос в каждом интерферометре используются по два регистрирующих блока, диафрагмы в которых сдвинуты друг относительно друга на 0,25 ширины интерференционной полосы.

Формула изобретения

Интерферометр для измерения перемещений, содержащий последовательно расположенные источник когерентного излучения. Телескопическую систему, светоделитель, делящий излучение на два пучка, и отражатель, установленный с возможностью перемещения вдоль измеряемой координаты, вьлолненные в виде прямоугольных усеченных призм с углом е при верщине, определяемым

выражением об

45° - arcsin(Siai),

0

s

0

5

0

5

0

где 1 - угол между нормалью к гипо- тенузной грани и направлением падающего пучка, п - показатель преломления материала призмы, и два регистрирующих блока, выполненные в виде последовательно установленных диа- фрагьш и фотоприемника, один из которых установлен в пучке, отраженном последовательно от отражателя и светоделителя, другой - в пучке, прошедшем через светоделитель, отличающийся тем, что, с целью увеличения информативности за счет измерения перемещения по второй координате, он снабжен вторым отражателем, установленньм с возможностью перемещения вдоль второй координаты и расположенным последовательно по ходу излучения за первь отражателем, дзумя дополнительными регистрирующими блоками, один из которых расположен в пучке, прошедшем последовательно через Первый отражатель и светоделитель, другой - в пучке, последовательно отраженном первым и вторым отражателями и светоделителем, на край гнпотенузной грани призмы светоделителя нанесено зеркальное покрытие шириной в половину диаметра пучка излучения, на гипотенузную грань первого отражателя нанесено по краям полупрозрачное покрытие шириной в половину диаметра пучка излучения, отражатели расположены так, что гипотенузные грани каждой призмы ориентироваш под углом 45 к направлению падающего пучка н являются входом и выходом для падающего излучения, а меньшие катетные грани призм выполнены крышеобразно с углом 90° .

6r

Зврклльн

По упролрач

/ Полупро рач.

Полдпро ро.

aa.S