Интерферометр для линейных измерений Советский патент 1982 года по МПК G01B9/02 

( ИНТЕРФЕРОМЕТР для ЛИНЕЙНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для линейных измерений, в частности для измерений ступенчатых мер толщин покрытий.

Известен интерферометр повышенной чувствительности, поляризационный по схеме Дайсона, содержащий источник света, поляризатор, призму Волластона, объектив, установочную JQ базу, четвертьволновую фазовую пластину, компенсатор, анализатор (призма Глана-Фуко) и фоточувствительное устройство 1 .

Недостаток интерферометра состо- 15 ит в недостаточной устойчивости интерференции обыкновенного и необыкновейнрго лучей, высоких требованиях к стабильности взаимного положения объектива и призмы Волластона, необ-iао ходимости использования настроечной ,глоскости для исключения исходной разности хода лучей, применении слож(ых оптических элементов: призкы

Волластона, Глана-Фуко, сложного объектива, четвертьволновой фазовой пластины.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ин- терферометр для линейных кзмерений, содержащий источник света, разделительную пластину, делящую световой поток на две ветви, диафрагму и установочную базу, расположенные в одной из ветвей, измерительный пьезокерамический элемент с опорным зеркалом, расположенный в другой ветви, и фоточувствительное устройство с фазовым детектором.

Изм ительный пьезокерамимеский элемент обеспечивает модуляцию опорного зеркала и отраженного светового потока гармоническими колебаниями под действием прилегаемого к нему от генератора синусоидального напряжения и измерительное компенсационное смещение от действия пocтoяннoй составляющей прилагаемого напряжения по идентификации фазовым детектором фоточувствительного устройства центра интерференционной полосы С 2. Недостатком интерферометра является высокая чувствительность к внеш ним паразитным вибрациям, в результате чего элементы интерферометра со стойкой конечной жесткости смещаются спонтанно, чем существенно снижается точность выполняемых измерений. Цель изобретения - повышение точности измерения. .. Поставленная цель достигается тем что интерферометр для линейных измерений снабжен компенсационным пьезокерамическим элементом с дополнитель ным опорным зеркалом, вторым фоточувствительным устройством с фазовым детектором и блоком обратной связи, один конец компенсационного пьезокерамического элемента закреплен на стойке, а другой жестко связан с измерительным пьезокерамическим эле- ментом, дополнительное опорное зерка ло оптически связано с установочной базой и вторым фоточувствительным устройством. На чертеже изображена принципиальная схема интерферометра для линейных измерений. Интерферометр содержит источник 1 света, разделительную пластину 2, делящую световой поток на две ветви диафрагму 3 и установочную базу k, расположенные в одной из ветвей, измерительный пьезокерамический элемент 5 с опорным зеркалом 6, установленный на 7 и компенсационный пьезокерамический элемент 8 с дополнительным опорнь1м зеркалом 9 расположенные в другой ветви, первое фоточувствительное устройство 10 с фазовым детектором t1, второе фоточувствительное устройство 12 с фазовым детектором 13 и блоком 1 обратной связи. Разделительная пластина 2 связана оптически с фоточувствительным устро ством 10 и переключаемой диафрагмой 3. Измерительный пьезокеракмческий элемент 5 связан электрически с фазо вь1м детектором 11 центра интерференционной полосы на фоточувствительном устройстве 10 и ЭВМ 15 -а механически - через соединительную. муФ ту 16 с дополнителы м, модулируемым напряжениемпитания от генератора 17, и через блок 1 обратной связи по детектированию центра интерференционной полосы на втором фоточувствительном устройстве 12 компенсационным пьезокерамическим элементом 8, на котором закреплено дополнительное опорное зеркало 9 связанное оптически через разделительную пластину 2 с указанным фоточувствительным устройством 12 и одной из поверхностей объекта 18 измерения или установочной базы . Муфта 16 может быть выполнена в виде разрезног) стакана, обеспечивающего за счет упругой деформации юстировки параллельности основного 6 и дополнительного 9 опорных зеркал. Интерферометр работает следующим образом. Работа интерферометра основана на компенсационном по внешним возмущениям модулировании напряжения на пьезокерамическом элементе 8 через блок k обратной связи с обеспечением смещения дополнительного опорного зеркала 9 автоматического наведения на второе фоточувствительное устройство 12 центра интерференционной полосы, образованной отражением световых лучей от опорного зеркала Э и одной из поверхностей объекта 18 измерения, либо установочной базы . В результате обеспечивается отстройка от внешних возмущений положения интерференционной картины на первом фоточувствительном устройстве 10, образованной световыми потоками, отраженными от опорного зеркала 6 и от точек поверхности измеряемого объекта 18, соответствующих положению переключаемой диафрагмы 3. При этом измерительное напряжение, соответствующее измеряемой ступени (измеряемому расстоянию между поверхностями объекта 18 измерения), на измерительном пьезокерамическом элементе 5 воспринимается ЭВМ 15 и рарно разности напряжений при детектировании центра интерференционной полосы первым фоточувствительнымустройством 10 и фазовым детектором 11 при положениях переключаемой диафрагмы 3 адекватных последовательному интерферометрированию поверхностей объекта 18 измерения. Вследствие разделения функций компенсации внешних возмущений и измерительного перемещения опорного зеркала 9 обеспечивается повышение на