ДАТЧИК .ЛИНЕЙНЫХ М 1-РГМ1:1ЦГ[! И И Советский патент 1973 года по МПК G01B11/00 

1

Изобретение относится к области контрольЛ10-;измерительной техники и может быть использовано, в частности, для прецизионного измереп ия длин, «апример, в системах программпого управления металлорежущими станками.

Известен датчик линейных перемеп1,ений, содержащий лазер и .интерферометр, состоящий ИЗ светоделительного элемента, например иолупрозрачной пластины, расположенной «а пути световых лучей от лазера, подвижного (Связанного с перемещаемым объектом) и неподвижного зеркал, расположеиных по разные стороны от пластины во вза-имно перпендикулярных плоскостях, и фотоприемного устройства, установленного на выходе световых лучей из полупрозрачной нластины.

При расположении подвижного зеркала под углом но отношению к падаюп,,ему лучу, слегка отличным от ирямого, иа светоделительиой пластине получается интерференционная картина нолос равной толщины. При cMeHteHini подви/юиого зеркала эта картина движется отнолителвио щели фотоириемного устройства, что позволяет судить о величине иеремеи.1,ения по числу импульсов на выходе фотоприемиика. Недостатком известного датчика является необходимость в светоделительных элементах, юстировка которых должна выполняться с секундной угловой точностью.

Кроме того, лзвестпы датчик состоит и,, большого количества оптических элемеитог, (включая источники света). Оии иодвгржены влиянию вибраций н других виепших возмун 1енип.

В качестве источника света в известлол: датчике линейных перемещени служит газовый лазер. Оптическ е элементы интерферометра и элементы резонатора лазера отделены от друга.

Для упрои,ения коиструкции датчика и предлагаемом устройстве подвижиое ai неподвижное зеркала расноложены нараллельно :. по одну .-торону от нолупрозрачной нластнны, а неподвижное зеркало выполнено полупрозрачным.

Кроме того, для повышения точности измерения, нолупрозрачная нластнна, «еподз 1жноо зеркало и выходное зеркало лазера объединены в кубик таким образом, что иротиволежаnuie eiO грани образованы выходиым зеркалол ;ia3c ia и неподвижным зерка.юм, а диагоna.ii)-- и о, прозрачной H;I лети пой.

На чертеже п|имставлепа оптическая схем; предлагаемого датчика.

Датчик содержит лазер, включающиГ активиое вещество /, иомещеиное в резонатор, образованны входным зеркалом 2 и выходным зеркалом ,), интерферометр, состоящнй из полупрозрачной пластины 4, подвнжiloro зеркала 5, жестко yi pen;ieii: oi0 на подвижной каретке 6, иеподвнячпого зеркала 7 ;i фотопрпемиого устройства 8.

Пластина 4. зеркало -) и зеркало 7 объедиьепы к куппк 9 так, что п1хя 1иоле/ка1Ц11е его Ipaiiii образоиапь зеркалом и 7, а диагоiia;ib-ii,-iacTniioii 4. Зеркало 7 полупрозрачное. Актпвным BCHieCTBOM / служит газ i-aзовая смесь, возбуждаемая обычнымн иеточннкамн накачКН. Зеркало 2 станда зтное. Кубик ,9 склеен так. что угол .между повер.хностя.Мн зеркал 5 н 7 составляет несколько углов1 1. секунд, а пластина 4 составляет с ними ДОл норядка 45°. Коэффнциент отражения зеркала 7 нодобран так, что ннтенсн1 ность луча, отражен ното от этого зеркала, равна ннтенснвностп луча, отраженного от зеркала 5 н прон1едн1его сквозГ) зеркало 7.

Зеркало 5 может быть заменено нризмой полното внутреннего от-раження, установленitoii ла нодвнжной каретке 6 так, чтобы отраженный от пр.пзмы нучок света был полиостью совмегцен С надаюн1,11м.

В предлагаемом датчике зеркало 7 ;и зеркало 5 расноложе.ны но одну сторону от полупрозрачной нласт1и ы 4. При этом угловое ноложен1не носледней не влияет на вид н качество нптерферснциОННО картнШ). Vixxi 45° выбран как на нболее удобный, допуск на него не треб ется. Этим оннсывае-диит с.хема схицествонпо отл:нчается от известиы..

убнк 9 объединяет в себе э.чемснты лазера {выходное зеркало .) н шггсрферомстра (зеркало 7 и пластина 4. 1 онстр жтивно ом может быть } ЬП1о;1иен в одном моноб/юке с лазе К)|.м.

Датчик и нейны.х перс.меп1ений работает Следуюни1м образом. Активное вен1,ество / нсТочиико.м накачкн нереводится в возбужденное состояние, н нри вынолнели- пороговых условий через зеркало 3 проходит нучок индуцпровашного нзлучення. Половила его энергии проходит через полупрозрачпую нластнпу 4 и попадает на зеркало 7. Часть излучения отраЖзется от зеркала 7, затем от пластины 4 и направляется на щель фотопрнемного ycTpoiiства 8. Большая же доля (62%) 1гзлучеиия проходпт через зеркало 7, отражается от зеркала 5, снова проходит через зеркало 7, очра жается от пластины 4 и также попадает на щель фотоприемпого устройства 8. Таким образом, возникает 1И1Птерференцнонпая картии;: высокого контраста, так как ннтерфернрующие

пучки пмеют одинаковую пптеиспвность и полностью совмещепы в пространстве. При смеп еш-ли чЗеркала 5 ннтерфереиппоииые полосы движутся отг ооптель 1о п,ели, :п фотоприе.мное устройство выдает сигналы иа счетчнк чнсла нмпульсов, определяющий величину пере.мещелия.

Поскольку isecb датчик cocToirr всего из двух узлов (лазера л двнжупдегося зеркала), воздействие вненпптх возмупдепнй сведено к

мнннмуму, что увеличивает стабил-| ность паботы всего устройства.

П р е д мет изобретения

1. Л1инейных )емен1,, содержащий лазер н интерферо.мет), состоящий нч полупроз)ачлоГ| пласгппы, расиоло/KeiiHoii на пути световых лучей от лазера, подвижного и неподВИЖНОРО зеркал л фотоп Э 1емного ycTpoiiства, установлеппого л а вгэтходе световых л чей 1нз нолупрозрачлой пластппы, игличиюи ийся том, что, с целью уиропюиия коиструкHHiH датчнка, нодвлЖ 1ое н лено.чвлжное зе)ка ла расноложеиы параллельпо и по одлу стороп от полупрозрач пой пластины, а неподвижное зеркало выполнело нол)нрозрач11Ы1 1.

2. Датчлк по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повыщения точпосгн |;-13мерелля, полупрозрачная пластила, ленодвижное зеркало н

выходное зерка,то лазера объединены в кубик такНМ образом, что иротиволежаиьие его грани образовалы выходным зеркалом лазера н неподвижным зеркалом, а дпагональ - полупрозрНчпой нласти юи.

О о