Способ определения разности хода интерферирующих лучей Советский патент 1980 года по МПК G01B9/02 

.

Изобретение относится к области ощичеркой интерферометрии н может быть использовано для измерения расстояний в геодезии.

Известны споотбы определения разности хода, основанные на измерении дробных частей порядка интерференции при использовании нескольких известных, длин волн источника света 11.

Недостатком таких способов является необходимость приближенного измерения разности хода, а также использование нескольких длин волн HctouHHKa света. Известны также способы, основанные на счете числа интерференционных полос, прошедших поле зрения фотоприемника 2.

Недостатком этих способов является необходимость перемещения концевого отражателя по специальным направляющим, что при расстоянии в несколько сот метров невозможно из-за неподходящего рельефа местности.

Наиболее близким к данному изобретению является способ определения разности хода интерферирующих лучей, основанный на использовании зависимости контраста от разности и длины когерентности йстоодйка света 3.

Недостатком известного способа является сложность процеЬса измерений, связанная с необходимостью перемещения концевого отражателя и использования наборов источников света с известной длиной когерентности.

Целью изобретения является упрощение процесса измерений при определении разности хода интерферирующих лучей.

Цель достигается тем, что в известном способе определе шя разности хода интерферирующих лучей, основанном на использовании зависимости. контраста интерференционной картины от разности хода и длины когерентности ис5точника светэ, изменяют длину когерентности источника света, находят не менее двух последовательных минимумов контраста интерференционной картины, определяют по ним средние значения длины когерентности, а разносгь хода

0 лучей находят из соотнощения, связывающего ее значение со средними значениями длин когерентности, при этом точную 3aBHCijMOCTb контраста от длины когерентности и разности хода

определяют по измерениям на калибровочной линии переменной длины. На чертеже показана блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит источник излучения 1 с регулируемой длиной когерентности, полупрозрачное зеркало 2, калибровочную линию 3 переменной длины в опорном плече интерферометра, фотоприемник рабочего плеча и регистрирую1Ьее устройство 5, отражатель 6 рабочего плеча интерферометра.

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 расщепляется зеркалом 2 на два пучка. Один из них проходит калибровочную линию 3 переменной длины в опорном плече интерферометра в прямом и обратном направлениях, а затем после прохождения зеркала 2 попадает на фотоприемник 4 регистрирующего устройства 5. Второй луч проходит до отражателя 6 рабочего плеча интерферометра, отражается от него и зеркалом 2 направляется на фотоприемник регистрирующего устройстаа 5, где он интерферирует с первым пучком;

Для нахождения разности хода сначала с помощью калибровочной линии 3 переменной длины в положении отражателя 6, показанном на чертеже позицией 7, измеряют зависимость конраста K(5lj.) интерференщгонной картины от длины когерентности l, при известных значениях разности хода 8, т. е. осуществляют градуировку источника по длине когерентности. Затем отражатель 6 устанавливают в рабочее положение и изменением длины когерентности источника света l находят последовательно не менее двух минимумов контраста. Повторяют градуировку длины когерентностиисточника, а разность хода интерферирующих лучей находят, пользуясь средними значениями первой и второй гр&дуйровок по формуле

.«Cil

-Ve

где и - средние значения длины когеретности при двух последовательных минимумах контраста. Если число минимумов больще, то для определения б, можно , пользоваться способом наименьщих квадратов.

Точность определения разности хода 5 при заданной точности измерения контраста определяется длиной когерентности l,, при которой производятся измерения, а также конкретным видом функции К (S, Ij,). В настоящее время

доступно измерять К (5) фотоэлектрическим путем с точностью 10, что реализует практически все запросы к линейным измерениям в полевых условиях, не обеспечиваемые светодальномерами или инвартными проволоками.

Формула изобретения

Способ определения разности хода интерферирующих , основанный на использовании зависимое™ контраста интерференционной картины от разности хода и длины когерентности источника света, отличающийся тем, что, t целью упрощения процесса измерений,, изменяют длину когерентности источника света, находят не Mekee двух последовательных минимумов контраста интерференционной картины, определяют по ним средние значения длины когерентности, а разность хода лучей находят из соотнбщеиия связывающего ее значения со средними значениями длин когерентности, при этом точную зависимость контраста от длины когеретаости и разности хода определяют по измерениям на калибровочной линии переменной

ДЛИНЫ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М., Наука, 1973, с. 271.

2. Шестопалов Ю. Н. Оптико-электронный приприбор для измерения линейных перемещений. Измерительная техника, № 4, 1972, с. 15-17.

3. Хирд Г. Измерение лазерных параметров. М., Мир, 1970, с. 365-379 (прототип).

хГ