Интерферометр для измерения перемещений Советский патент 1990 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к интерферометрам для измерения линейных перемещений, и может быть использовано в прецизионном станкостроении, приборостроении, точном машиностроении, метрологии и в системах автоматического управления

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения погрешности, связанной с температурной нестабильностью, и повышения жесткости конструкции

На фиг. 1 представлена оптическая схема предлагаемого интерферометра; на фиг. 2 - вид А чя фиг. 1

Интерферометр содержит источник 1 когерентного излучения, светоделитель 2, представляющий собой куб-при му, на гигюте- чузной грани которого имеются три зоны: полупрозрачная 3, зеркальная 4 и прозрачная 5 На грань с светоделителя 2 посредством оптического контакта или склеивания акреплен третий уголковый отражатель 6,

ребро рабочего двугранного угла которого параллельно измерительному лучу а и симметрично расположено относительно грани с На грань d светоделителя 2 установлен первый уголковый отражатель 7, ребро рабочего двугранного угла которого перпендикулярно референтному лучу в и расположено напротив границы раздела полупрозрачной 3 и прозрачной 5 зон светоделителя в направлении референтного луча в. На грани е третьего уголкового отражателя 6 (фиг. 2) симметрично расположена прямоугольная призма 8, которая устанавливаемся на грань е своей гипотенузной гранью посредством оптического контакта или сктеи- вания оптическим клеем Второй угочко вый отражатель 9 установлен на исследуемом объекте (не показано). Рабочее ребре второго уголкового отражателя 9 перпен дикулярно измерительному лучу а и расположено напротив границы раздела полупрозрачной 3 и зеркальной 4 зон светоделителя в направлении измерительного луча и На выхосп

о J

00

оэ со

дс устройства установлен фотоприемник 10, преобразующий выходной оптический сигнал в электрический, а в качестве аппаратуры обработки фотоэлектрического сигнала использован ретистратор 11, который может быть выполнен, например, в виде двух- канального усилителя информативного блока управления, реверсивного двоично-десятичного счетчика, двоичного счетчика, дешифратора, цифрового индикаторного устройства и выходных разъемов. В качестве фотоприемника 10 может быть использован четырехплощадочный фотоприемник типа ФД-19КК с попарно соединенными светочувствительными площадками, в результате чего фотоприемник представляет собой два фотоприемника со светочувствительными площадками размером 1X2 мм2 в общем корпусе.

Устройство работает следующим образом.

Луч от источника 1 когерентного излучения попадает в светоделитель 2 на полу- профачнхю юн 3, из которой он выходит в двух направлениях: луч а попадает на I торой толковый отражатель 9 и луч в - на первый толковый отражатель 7. Отра- жвшись 01 отражателей 9 и 7, лучи а и 0 попадаю на зеркальную 4 и прозрачную

5юны светоделителя 2 соответственно. , а, отразившись от зеркальной зоны 4, и луч а, прошедший прозрачную зону 5, с помощью третьего уголкового отражателя

6смешаются по высоте не менее, чем на диаметр ла ерного луча и возвращаются точно по юм же в обратном порядке, но со смещением по высоте на полупро- юн . светоделителя. Оптическое смешивание л чей а и в происходит на полу- профачной tone 3 светоделителя 2 со смещением относительно точки деления лучей

е

чем на диаметр 1-1,1 г оптическою л и i (интерференционная i ...фавлению фокуси- HHKOV, К), который ориен- с точунстви тельными пло- i I D интерференционных i.i оде его получается v, т нала одинаковой амп- , по фазе на 90° О вели- pevu-щенмя судят по изме- . рфгренции (количество I l.iii o., HOI о ноля на аппара- (| ны (ванного изме- ш pa nioei и хода при пе- о -.толкового отражателя мы HI и ieii iioi i

Л П, I ,1 1 И -iMt llebl V

I На п i и ,

еренниошкп1 карчпп. ; вгоромч направ ению i. танов,leiM II;.IMV;I 8. которая 1П для . ывода lit . чня с целью пре

иц-тедуемом обьекте н-м ирчется регистра - u :-:ii транения ингер

0

дотвращения попадания его в исходную точку деления лазерного излучения, что заметно улучшает стабильность результирующей интедференционной картины, а, следовательно, и точность измерения устройства в целом.

Формула изобретения

Интерферометр для измерения перемещений, содержащий источник когерентного излучения, расположенный по ходу пучка излучения светоделитель, делящий излучение на два пучка - референтный и измерительный, расположенный по ходу референт5 ного пучка первый уголковый отражатель, выполненный в виде прямоугольной призмы, расположенный по ходу измерительного пучка второй уголковый отражатель, выполненный в виде прямоугольной призмы и предназначенный для крепления на

® объекте, расположенный в выходном пучке интерферометра фотоприемник и регистратор, вход которого соединен с выходом фотоириемника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, интерJ, ферометр снабжен прямоугольной призмой и третьим уголковым отражателем, светоделитель выполнен в виде куба-призмы, гипотенузная грань которого состоит из трех зон - прозрачной, полупрозрачной и зеркальной, первый отражатель жестко уста0 новлен гипотенузной гранью на боковой грани куба-призмы и ориентирован так, что ребро его рабочего двугранного угла расположено напротив границы раздела прозрачной и полупрозрачной зон гипотенузной грани, третий уголковый отражатель

5 установлен гипотенузной гранью на боковой грани куба-призмы, противоположной грани, на которой установлен первый уголковый отражатель, оптически связан с первым и вторым уголковыми отражателями и ориентирован так, что ребро его рабочего двугранного угла перпендикулярно соответствующим ребрам первого и второго уголковых отражателей, прямоугольная призма жестко установлена своей гипотенузной гранью на катетной грани третьего отра5 жателя симметрично относительно падающего на эту грань пучка, второй уголковый отражатель ориентирован так, что ребро его рабочего двугранного угла установлено напротив границы раздела полупрозрачной и зеркальной зон гипотенуз0 ной грани куба-призмы, а источник когерентного излучения установлен так, что оптическая ось его пучка смещена по вертикали относительно ребра рабочего двугранного угла третьего уголкового отражателя на величине не менее половины диаметра пучка излучения.

0

Фиг.1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при прецизионных измерениях линейных перемещений. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения погрешности, связанной с температурной нестабильностью, и повышения жесткости конструкции. Устройство представляет собой интерферометр Майнельсона, в котором светоделитель выполнен в виде куб-призмы, гипотенузная грань которой имеет три зоны: прозрачную, полупрозрачную и зеркальную, а уголковый отражатель в опорном плече жестко закреплен на светоделителе. На противоположной грани жестко укреплен третий, дополнительный уголковый отражатель, а на его катетной грани - прямоугольная призма. Благодаря такому выполнению светоделителя и размещению оптических элементов достигается равенство плеч интерферометра и жесткость конструкции. 2 ил.

7.

аВид/I

i:

Фиг. 2