Способ определения перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B9/00 

fe

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для прецизионных измерений перемещений различных объектов. Цель изобретения - увеличение точности измерения. Излучение одночастотного лазера 1 поступает в многолучевой интерферометр Физо, одно из зеркал которого связано с измеряемым объектом измерения. При каждом изменении расстояния между зеркалами на величину λ/2 через фотоприемники 6 и 7 проходит одна интерференционная полоса. Более точное измерение расстояния определяется посредством измерения дробной части порядка интерференции в некоторой отсчетной точке X_I по формуле S_XI = λ/2 (N + M), где N - целая

M - дробная части порядка интерференции в точке X_I. 2 ил.

Qs О Оч Ю

СО

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для прецизионных измерений перемещений различных объектов.

Цель изобретения - увеличение точности измерения перемещений.

На фиг.1 изображена принципиальная схема измерительного устройства, реализующего способ измерения перемещений по данному изобретению; на фиг.2 - работа предлагаемого устройства, разрез А-А на фиг.1.

Устройство, реализующее способ, состоит из одночастотного лазера 1, расположенных последовательно по ходу лазерного луча коллиматора 2, многолучевого интерферометра Физо, состоящего из двух плоских зеркал 3 и 4, одно из которых (например, зеркало 3) перемещается параллельно направлению распространения лазерного луча и связано с объектом, перемещение которого необходимо измерить, и фотоэлектронного блока счета интерференционных полос 5, содержащего два фотоприемника 6 и 7 и фотоприемную линейку 8. Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Излучение одночастотного лазера 1 после коллиматора 2 поступает в измерительный многолучевой интерферометр Физо (зеркала 3 и 4). При изменении расстояния между данными зеркалами, вызванном перемещением одного из зеркал (в данном случае зеркала 3) интерференционные полосы плавно перемещаются по оси X. Направление перемещения интерференционных полос зависит от знака изменения расстояния между зеркалами. При каждом изменении расстояния между зеркалами на величину А/2 через фотоприемники 6 и 7 проходит одна интерференционная полоса. В зависимости от очередности засветки фотоприемников счетчик интерференционных полос прибавляет или вычитает единицу из накопленного числа, соответствующего изменению расстояния между зеркалами в единицах Я/2.

Более точное измерение расстояния между зеркалами определяют посредством измерения дробной части порядка интерференции в некоторой отсчетной точке X i (фиг.2). Расстояние между зеркалами в данной отсчетной точке связано с порядком интерференции следующим соотношением

Sx(§(N+nO,(1)

где N - целая, am- дробная части порядка интерференции в точке Х|.

Изменение расстояния между зеркалами соответственно равно

Д5х, (m2-mi).,(2)

где М N2 - NI - количество интерференционных полос, прошедших через отсчетную точку Xf;

mi и гп2 - дробные части порядков интерференции в точке Xi в начале и в конце перемещения соответственно.

Поскольку m - т- ,

где I - расстояние до ближайшей к точке Xi интерференционной полосы со стороны ребра клина;

L - расстояние между интерференцион5 ными полосами соседних порядков интерференции, то дробную часть порядка интерференции определяют, измеряя указан- ные расстояния. Например, дробную часть порядка интерференции измеряют при помо0 щи фотоприемной линейки 8, выбрав в качестве отсчетной точки положение К-20 фотоэлемента данной линейки (фиг.2) и т.п. Из уравнения (2) видно, что точность измерения длин и перемещений зависит от

5 точности определения положения интерференционных полос. Ошибка определения изменения длины интерферометра, вызванная неточностью определения величины дробной части порядка интерференции рав0 на

«JSCASd- +lA.)(3)

причем д --ср

5 где F - острота интерферометра;

Р - величина, характеризующая разрешение фотоприемного устройства.

Обычно F 20 - 30, а - 50. Подставляя данные значения в уравнение (3)

0 получаем, что чувствительность к изменению расстояния между зеркалами может быть равной Ы /400 -А /3500. Определение L перед каждым вычислением дробной части порядка интерференции позволяет иск5 лючить ошибки, связанные с небольшими изменениями угла клина многолучевого интерферометра Физо при перемещении одного из зеркал.

Формула изобретения

0 Способ определения перемещений, заключающийся в том, что связывают одно из зеркал многолучевого интерферометра Физо с объектом измерения, направляют моно- хроматическое излучение на объект измерения, регистрируют на выходе интер5 ферометра интерференционную картину, по числу полос которой и направлению их перемещения определяют величину их перемещения отличающийся тем,что.

с

с целью увеличения точности, определяют дробную часть mi и т2 полос интерференционной картины в некоторой точке Xi, a величину перемещения Л S определяют по формуле

;1 Л

(m2-mi).

l()-c /Xi-Xtt/, с const

fi-r-B

Xi

где А - длина волны излучения;

М - NZ - NI - количество интерференционных полос, прошедших через точку Xi;

N1 и Ma - целые части порядков интерференции в точке Xi в начале и в конце перемещения соответственно.

Л