Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B9/00 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения положения обьекта относительно измерительных фаз и может быть использовано для бесконтактного контроля размерных параметров деталей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения положения неподвижных объектов

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство для измерения линейных перемещений содержит источник когерентного излучения - лазерный излучатель 1, оптическую систему 2 формирования гомоцентрического пучка, например плоскопараллельного пучка интерферомг г, содг,. жащий светоделитель 4, опорный OILHVO тель 5 и объектив б, у стямтвленные соответственно в опорном и изм ритеп ном плечах На выходе интерферометра 3 поспе- довательно установлены фотопреобразова тель 7 не менее чем из двул фотоприемников, размещенных в области формирования интерференционной картины, ориентированный так что чувствительная площадка одного из фотоприемникоь расположена на оси совмещенных плеч интерферометра, фазоачализатор 8 и блок 9 регистрации Между оптической системой 2 и интерферометром 3 установлена дифракционная решетка 10 ориентированная та

| -чет

ел

ким образом, что направление раопростра нения нулевого порядка дифракции совмес- но с осью опорного плеча интерферометра 3, а любого другого с осью измерительного плеча, которая совпадает с осью совмеиюн ных плеч интерферометра 3 Между ингер ферометром 3 и фотопреобразоватепем 7 размещен модулятор 11, выполнгчный н де дифракционной структуры с периодом равным шагу дифракционной реп етки 10 и установленный в плоскости пересечения осей плеч интерферометра 3 перпендику лярно оси опорного ппеча Положение объекта 12 определяет структуру интерференционной картины

Устройство работает следующим обра зом.

Пучок света от лазерного получателя I формируется оптической системой 2 в плс скопараллельный пучок, которми . через неподвижную дифракциг,. роше у 10 и расщепляется на несколь: ч IKOR сями, соответствующими напряг,/)рния дифракционных максимумов ОПоазовав шиеся пучки подаются в интерферометр 3 светоделитель 4 которого направляет пуо% нулевого порядка дифракции на опорным отражатель 5, а пучок (пучки) любого другого порядка дифракции - через объектив 6 на объект 12. Так формируются опорное ия .мерительное плечи интерферометра 1

В обратном ходе пучки oipa/кенпые о отражателя 5 и объекта 12, вторично дят светоотделитель 4 и совмещаются /ipyi с другом под теми же углами что и рос.г дифракции на неподвижной penjuJKf- ID Модулятор 11 с дифракционной i. труктурти выполненный, например в зид л ч кущго ся дифракицонной решетки и помещении в плоскости пересечения onopt o и измерь тельной осей интерферометра с одной сто роны заставляет каждый из пучков вторично дифрагировать с образованием новой сово купности пучков а с другой меняет фаз волны в пучках ненулевого порядка дифра - ции с частотой (частотой гетеродинирова ния), пропорциональной скорости движения дифракционной структуры попе рек направления падающего луча Период этой структуры выбирается равным шагу не подвижной дифракционной решетки 10 из за чего пучки, образовавшиеся в ре зультате вторичной дифракции, имеют те же направления распространение что и после первичной дифракции на решетке 10. Поэтому за модулятором 1 1 вдоль опорной оси интерферометра 3 со вмещаются нулевой порядок опорного пус ка и 1-й порядок измерительного пучка а вдоль измерительной оси интерферометра

3 совмещаются нулепои порядок измори тельного пучка и и порядок дифракции опорного пучка Это обеспечивает автома гическое совмещение опорного и измери

тельного пучков под нулевым углом на выходе модулятора 11 что необходимо для реализации принципа действия устройства прототипа, и непрерывную модуляцию ин герференционной картины даже при

0 неподвижном объекте 12

Для правильной работы фотопреобразователя 7 пространственная структура модулятора 11 не должна искажать сферический волновой фронт измерительЬ кого пучка Поэтому фотопреобразователь 7, расположенный за модулятором 11, ориентирован по оси измерительного плеча интерферометра 3 В направлении этой оси являющейся осью нулевого порядка диф) ракции измерительного пучка фронт измерительной полни проходит дифракционную структуру но искажаясь

Плоский волновой фронт дифрагировавшего опорного пучка, совмещаясь с не. искаженным сферическим фронтом недифрзгировяпшего измерительного пучка образует на в/оде фотопреобразователя 7 кольцевую интерференционную картину с радиальным движением колец при работе

0 модулятора 11 Фотопреобразователь 7 преобразует изменившееся распределение освещенности этой картины в два перемен- ньь электрических сигнала с частотой, равной для неподвижного объекта частоте гетеродинирования для движущегося обь- ектг час тоге гегеродинирования с частотной допплеровскои добавкой, и разностью фаз пропорциональной положению объекта 12 очное ительно точки фокусирования из- i мерительного пучка, принимаемой за базовую гочку отсчета в пространстве объекта 12 Зги сигналы подаются на фазонали- THi ip С преобразующий разность фаз в - милиiуд/ нылодного сигнала которая ре - псг(.,ч,руетги блоком рлчисграции 9

Ф ор му па изобретения Устройств для измерения линейных перемещений содгфжащее последовательi; о усганосленпые источник когерентного л 1 л учения оптическую систему формирования гомо,;о .-прического пучка интерферометр включающий отражатель и объектив установленные соответственно в опорном и

Г1 измерительном плечах и последовательно подключенные фотопреобразователь не менее чем из двух фотогцн емникор установленных в пб ктиформированич инте 1 -рснционноикарти- iiti и i )иппироелнг1ы 1,эк что чувствительная in , иэдкя одного из Фотоприемников рас

положена на оси совмещенных плеч иитер Ферометра, фазоанализатор и блок регист рации, отличающееся тем, что с целью расширения функциональных возможно СГР 1 за счет измерения положения неподвижных объектов, оно с native но дифракционной решеткой, установленной между системой формирования гомощчг рического пучка и интерферометром, ориентированная так, что направление ( зстространения нулевого порядка дифракции Г ОСЬЮ ОПОрНО О Плен НИ

тгрферометра, я любого другого с огкмУ измерительного плеча которая совпадает с осью совмещенных плеч интерферометра и

модулятором, установленным в плоскости пересечения осей плеч интегфер -гтра .грнендикулярно оси опорного п , ч,- и сы- nonnefSHbiM в виде дифракционьоГ структуры с периодом, pasfib f. шагу

дифракционной решетки

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного контроля размерных параметров деталей Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет измерения положа ,ия неподь - ti объектов Светоделитель иьте )ферс.. направляет пучок нулевого порядка ли ()рг) ции и любого другого сформировании дифракционной решеткой уста ювлеи о-. между системой формирования гомоцен. рического пучка и интерферометром соот ветственно. на опорный отражатель и на объект. Выполненный в виде дифракцион ной структуры с периодом равным (ьэгу дифракционной решетки, модулятор заставляет каждый из пучков вторично дифрэгиро вать с образованием новой совокупнрстi пучков, меняя при этом фазу волны в пучках ненулевого порядка дифракции с частотой гетеродинирования По результатам знали за разности фаз в амплитудг выходного CHI нала судят о перемещении 1 ил