Интерференционный угломер Советский патент 1980 года по МПК G01B11/26 G01B9/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения углонгых перемещений различ ных объектов, Известен интерференцнонньй угломер, содержащий осветитель, двухлуч врй интерферометр с отражателем, вы полненным в виде двух параллельных зеркал в одной из его ветвей и свя зываемым с измеряе1у1ым объектом, и регистрирующий блок 1. Однако известный угломер имеет малый диапазон, измерения, достигающий только ±30°. Наиболее близким устройством к изобретению по технической сущности и достигаемому результату явл.чется интерференционный углсмер, содержащий осветитель, двухлучевой интерферометр с отклоняющими зеркалами и отражателем, выполненным в виде пары двугранных зеркал и связываемым с измеряемым объектом, и регист рирующий блок 2. Однако ограниченный диапазон измерения (до «180°) известным угломером и недостаточно высокая точнос измерения возникает из-за схемы раз мещения двугранных зеркал и падающих на них световых пучКов. Целью изобретения является расмирение диапазона измерения до 360 и повышение точности измерения. Это достигается тем, что предлагаемый интерференционный угломер снабжен дополнительньФ и двугранными зеркалами, установленными вместе с основными относительно оси их вращения и образующими в плоскости, перпендикулярной к этой оси, правильный звездчатый многоугольник. Кроме того, отражатель имеет нечетное число двугранных зеркал, образующих правильный звездчатый мнбгоугольник, ребра двугранных зеркал параллельны оси вращения, а отклонякнцие зеркала установлены так, что направления падения пучков интерферометра на отражатель симметричны той же оси и пересекают ее под углом 45 , На чертеже изображена оптическая схема интерференционного угломеоа в аксонометрии. Угломер содержит осветитель 1,двух.пучевой интерферометр, включающий в себя светоделительную пластину 2, отклонянхцие ркала 3 и 4, возвратающие зеркала 5 и 6, отражатель 7, связываемый с измеряемым объектом (на чертеже не показан) через вал 8 и выполненный в виде двугранных зер кал, установленных на валу и образующих в плоскости, перпендикулярно к этой оси, правильный звеадчатый многоугольник; и регистрирующий бло Отражатель 7 имеет нечетное число двугранных зеркал, образующих правильный звездчатый многоугольник Ребра двугранных зеркал параллельны оси вращения 0-0 вала 8, а отклоняющие зеркала 3 и 4 установлены так, что направления падения пучков инте ферс 1етра на отражатель 7 симметричны оси О-О и пересекают ее под уг лом 45° . Работает интерференционный угломер следующим образом, Параллельный пучок света, поступающий от осветителя 1, делится ззетоделительной пластиной 2 на дав пучка, которые с помощью зеркал 3 и 4 направляются на отражатель 7. Затем, отразившись от зеркал 5 и б, пучки возвращаются по первоначаль ному пути на светоделительную пласт ну 2, интерферируя между собой. При повороте вала 8, связываемого с измеряемым объективом, вследствие углов его перемещения отражателя 7 мен ется разность хода лучей в двух ветвях интерферометра, что приводит н: смещению интерференционной картины, которое регистрируется блокам 9 Принимая значсение. измеряемого уг ла d поворота на нулевое, получим изменение лЬ , длины пути каждого пучка интерферометра для угла -Ц(,4|2-, 4г г /Ч м -J |j-COS -v-|-)j) VlsijhK - -)) где ™- центральный угол звезд. чатого N-угольникаг г расстояние между ребрами двугранных . зеркал и осью 0-0 вращения; У - угол между падающим на отражатель 7 пучком и осью 0-0 его вращения. Приваценные выражения показывают, что, пути первого и второго пучков вблизи значений cL -4/2n necksI 2 соответственно изменяются незначиельно. Однако оптическая разность ода пучков иг ь-.л -ли --г-й и f-SAh ; Y в предлагаемой схеме от этого недостатка свободна. Значения числа H-N|2. двугранных зеркал отражателя 7 и угла J наклоа паданхцего на него пучка можно оптимизировать по критерию максимума чувствительности при заданных габаритах отражателя. Оптимальными являются значения п 9 и , однако меньшее число двугранных зеркал экономически более выгодно. В предлагаемом угломере расположение двугранных зеркал в виде правильного звездчатого многоугольника позволяет расширить диапазон измерения и повысить точность измерения. Формула изобретения 1.Интерференционный угломер, содержащий осветитель, двухлучевой интерферометр с отклоняющими зеркалами и отражателем, выполненным в виде двугранных зеркал и связьюаемым с измеряемым объектом, и регистрирующий блок, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения до 360°, он снабжен дополнительными двугранными зеркалами, установленными вместе с основными относительно оси их вращения и образующими в плоскости, перпендикулярной к этой оси правильный звездчатый многоугольник. 2,Угломер по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повЕлиении точности измерения, отражатель имеет .-нечетное число двугранных зеркал, образующих правильный звездчатый многоугольник, ребра двугранных зеркал параллельны оси вращения, а отклонякщие зеркала установлены так, что направления падения пучков интерферометра на отражатель сикметричны той же оси и пересекают ее под углом 4 . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССр № 154059, кл. G 01 В 9/02, 1962. 2.Марцольф Дж. Интерферометр для измерения углов Review of Scientific instruments, 1964, v. 35,. 9, S, 1212-1215 - (прототип) .