Интерференционное устройство измерениялиНЕйНыХ и углОВыХ пЕРЕМЕщЕНий Советский патент 1981 года по МПК G01B9/00 

(54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ И УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к контроль измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных и угловых пер&лещениК. Известно устройство измерения линейных и угловых перемещений с использованием механической модуляции потока излучения 1 . Недостатком устройства является низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является интерференционное устройство измерения линейныk и угловых перем ений, содержащее последовательно расположенные источник монохроматического излучения акусти еский модулятор, светоделитель и отражатель, скрепляемый с Л5ъектом, генератор фиксированно частоты, выход которого подключен к электрическому входу модулятора, фотоприемник и фазометр, один из вх дов которого связан с выходом генер тора, а другой - с выходом фотоприемника 2Д. Однако такое устройство облалает недостаточной точностью измерения вследствие высокой его чувствитель ности к угловому положению светоде лителя, приводящее не только к смещению регистрируемых интерференционных полос, но и к изменению ширины этих полос. Цель .изобретения - повышение точности измерения. V Это достигается тем, что устройство снабжено дополнительным отражателем, оптически связанным со светоделителем, расположенным от модулятора на расстоянии, обеспечивающем прохождение через светоделитель нулевого и первого дифракционных порядков, двумя диафрагмами, установленными между светоделителем и каждым из отражателей, и амплитуднойрешеткой, выполненной с шагом, равным длине акустической волны в модуляторе, и расположенной между светоделителем и фотоприемником в плоскости, содержащей точку пересечения оптических осей нулевого и первого дифракционных порядков. На чертеже изображена схема интерференционного устройства измерения линейных и угловых перемещений. Устройство содержит источник 1 монохроматического излучения,на оптической оси которого находится под углом Брэгга акустооптический модулятор 2, возбуждаемый от генератора 3 фиксированной частоты, светоделител 4 и отражатель 5, расположенный нормально к нулевому порядку дифракции, отражатель б, расположенный норMajrlbHO к плюс первому порядку дифракции , отраженному от светоделителя 4, 1 мплитудную решетку 7, расположенную на пути интерферирующих лучей,отраженных от отражателей 5 и б, и проходящую через точку пересечения оптических осей нулевого и первого дифрационных порядков, фотоприемник 8 на пути светового потока, прошедшего решетку 7, и цифровой фазометр 9, один из входов которого связан с выходсм генератора 3, фиксированной частоты, а другой - с выходом фотоприемника 8 Диафрагмы 10 и.. 11 служат для устранения в каждом плече интерферометра, нежелательных разноименных потоков дифракции, не участвующих в процессе измерения. Мощность сигнала генератора 3 такова, что обеспечивает равное распределение интенсивностей нулевого и плюс первого световых порядков акусторптического модулятора. Шаг решетки 7 равен длине акустической волны модулятора 2.

Устройство работает следующим образом.

Световое излучение источника 1, дифрагируя на акустической волне модулятора 2, разделяется на равные по интенсивности и смещенные по частоте на величину частоты ультразвука нулевой и плюс первый порядки дифракции, которые нап{ авляются соответст венно к отражателям 5 и б. Отраженные от отражателей световые лучи интерферируют в плос18:рсти амгщитудной решетки 7 под угломЧ аres f образ ют интерференционную картину с пространственным периоде d Р вным длине акустической волны. Амплитудная решетка пррпускает синфазные по пространстаенной фазе участки интерференционной картины так, что фотоприемник В, стоящий на пути светового потока, прошедшего решетку 7, преобразует световой сигнал интерференционной картины в электрический

Ц - S i п (R t+ ),

гдеR - частота генератора 3, х отнрсительное линейное перемещение отражателей 5 и б.

В процессе измерения цифровой фазометр 9 определяет разность фаз сигнала U и сигнала генератора Uj sinRt, пропорциональную измеряемому перемещению.

, При небольших угловых перемещениях светоделителя 4 шаг регистрируеvs-ix интерференционных полос остается практически неизменным, что повышает точность измерения.

Таким образом, введение дополни тельного отражателя, двух диафрагм и амплитудной решетки, установленных вьвиеописанным образом, позволяет повысить точность измерения.

Формула изобретения

Интерференционное устройство измерения линейных и угловых перемещений, содержащее последовательно расположенные источник монохроматического излучения, акустооптический модулятор, светоделитель и отражатель, . скрепляемый с объектом,генератор фиксированной частоты, выход которого

5 подключен к электрическому входу модулятора, фотоприемник и фазометр, один из входов которого связан с выходом генератора, а другой - с выходом фотоприемника, отличающееся тем, что, с целью повыиения точности, оно снабжено дополнительным отражателем, оптически связанным со светоделителем, расположенным от модулятора на расстоянии, обеспечивающем прохождение через светоделитель нулевого и плюс первого дифракционных порядков, двумя диафрагмами, установленными между светоделителем и каждым из отражателей, и амплитудной решеткой, выполненной

0 с шагом, равным длине акустической волны в модуляторе, и расположенной между светоделителем и фотоприемником в плоскости, содержащей точку пере- . сечения оптических осей нулевого

5 и плюс первого дифракционных порядков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

- М.: Машиностроение, 1974, с. 203207.

2.Авторское свидетельство СССР 408145, кл... G 01 В 19/56, 1973 (прототип).