Интерферометрическое устройство для измерения угловых перемещений объекта Советский патент 1979 года по МПК G01B11/26 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения уг;1овых перемещений объекта. Изобретение .может быть использовано для проверки угломерных устройств.

Известны интерферометрические устройства для измерения угловых неремещени объекта, основанные на использовании двухлучевого интерферометра типа А айкельсона, содержан1,ие плоские отражающие зеркала, устанавливаемые на вращающемся объекте парал;1ельио друг другу, которые вводятся в процессе измерений в одну из ветвей интерферометра 1.

Известные устройства имеют ограниченные пределы измерения угла поворота объекта вследствие нарушения условий отражения .лучей света в отражающих зеркалах при повороте объекта на угол более ±90 от среднего положения. Кроме того, возмоЖ|Ш norpeiiniocTb измерений, обусловленная экспентричностью установки зеркал на объекте,

НаибОс:ее близким техническим решением является интерферометрическое устройство, содержащее источник света, полупрозрачную нласти ку для разделения светового

пучка на две ветви, зеркало, служащее для новорота из световых пучков на 90°, отражательный блок, жеетко укрепленный на вра1даюи1е%1ся объекте, и схему регистрации. Отражательный блок выполнен в виде плоских зеркал, установленных параллельно или под углом одно к другому 2.

Это устройство не обеспечивает непрерывного измерения угловы.ч перемещений объекта в пределах от О до З60

11елью изобретения является обеспечение непрерывности измерений угловых перемещений объекта в гфедела.х полного обо1Н)та.

Указанная цель достигается тем. что в известном ингерферометрическом устройстве для измерения угловых перемеи1ений объекта, содержащем источник свега, n;iacтинку для разделения светового на две зетви, зерк:1ло д.чя поворота светового о, ветви на 90°, жестко ук 1епленный на испытуемом отражате, б.юк с зеркалами рабочей ветви и вегви сравиещ.я. и схсм роги.страции. (пражате.иг ный блок выпо.1неи в ви.де соосно расположенных , пили.нд.рических ,ерка., нричем поверхность зерка.la вет1И1 .равнения имеет вид кругового цилиндра, а профиль поверхности зеркала рабочей ветви имеет вид спирали Архимеда. Благодаря такому выполнению устройства обеспечивается непрерывность угловых перемещений объекта в пределах от О до 360°.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема интерферометрического измерительного устройства вместе с измеряемым объектом; на фиг. 2 - вид профилей зеркал.

Интерферометрическое измерительное .устройство содержит источник света 1, полупрозрачную пластинку 2 для разделения светового пучка на две ветви, поворотное зеркало 3, служащее для поворота одного из световых пучков на 90°, отражательный блок, выполненный в виде соосно расположенных зеркал 4 и 5 с криволинейными поверхностями, схему регистрации 6, обеспечивающую наблюдение интерференционной картины и счет полос. Зеркало 4 введено в ветвь 7 сравнения, а зеркало 5 - в-рабочую ветвь 8 интерферо.метра. Отражательный блок жестко укреплен на измеряемом объекте 9.

Отражающая поверхность зеркала 4 представляет собой круговой цилиндр, а профиль отражающей поверхности зеркала 5 есть функция угла поворота объекта, обеспечивающая линейную зависимость между углом поворота и оптической длиной рабочей ветви.

В качестве отражающей поверхности зеркала 5 использована спираль Архимеда. Для измерения угловых перемещений в пределах от О до 180° может быть использована эвольвента.

Устройство работает следующим образом.

При вращении измеряег.юго объекта 9 отражательный блок в виде зеркал 4 и 5 вращается вместе с ним. Поскольку зеркало 4 имеет криволинейную поверхность в виде кругового цилиндра, оптическая длина ветви 7, в которой оно установлено, не изменяется. Оптическая же длима ветви 8 будет изменяться при вращении объекта вместе с отражательным блоком, поскольку установленное в этой ветви зеркало 5 имеет криволинейную поверхность с переменным радиусом-вектором. В связи с этим при вращении объекта в схеме регистрации 6 будет наблюдаться перемещение интерференционных полос, а количество переместивщихся полос будет соответствовать угловому перемещению вращающегося объекта.

Выполнение зеркал отражательного блока с криволинейными поверхностями, одна из которых представляет собой круговой цилиндр, а другая выполнена из условия, что ее радиус-вектор есть заданная функция угла поворота измеряемого объекта вместе с отражательным блоком, позволяет обеспечить непрерывное измерение угловых перемещений объекта в пределах от О до 360°, поскольку обе эти криволинейные поверхности - осесимметричные.

Кроме того, соосная установка зеркал в отражательном блоке позволяет повысить точность измерения за счет исключения погрешности от наличия эксцентриситета при закреплении отражательного блока на измеряемом объекте, так как эта погрещность одинаково влияет на изменение оптической длины обеих ветвей интерферометра.

Формула изобретения

Интерферометрическое устройство для измерения угловых перемещений объекта, содержащее источник света, пластинку для разделения светового пучка на две ветви, зеркало для поворота светового пучка одной ветви на 90°, жестко укрепленный на испытуемом объекте отражательный блок с зе;ркалами рабочей ветви и ветви сравнения, и схему регистрации, отличающееся тем, что, с целью обеспечения непрерывности измерений в пределах полного оборота, выполнен отражательный блок в виде соосно расположенных выпуклых цилиндрических зеркал, причем поверхность зеркала ветви сравнения имеет вид кругового цилиндра, а профиль поверхности зеркала рабочей ветви и.меет вид спирали Архимеда.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР .jNb 154059, кл. G 01 В 9/02, 1970.

2.Авторское сюидете тьство СССР

№ 14105, к.:-:. G 01 В 9/02, 1957 (прототип).

Уг

X

X

YL

М

/

X

Г

7