Устройство для измерения дробной части интерференционной полосы Советский патент 1983 года по МПК G01B9/02 G01B11/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения микроперемещений различных объектов. Известно устройство для измерени дробной частя .интерференционной кар тины, содержащее оптически связанны источник монохроматического излучения, интерфе рометр с узлом сканирования интерференционной, картины, фотоприемник, генератор, блок форми рования импульсных последовательнос . Недостатком устройства является невысокая точность измерения дробно части интерференционной Полосы. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для измерения дробной части интерференционной полосы, содержащее оптически связанные источник мо нохроматического излучения, Интерфе метр с узлом сканирования интерференционной картины, фотоприемник, два формирователя, генератор, блок формирования импульсных последовательностей, два счетчика, блок деления, индикатор, выход узла сканирования интерференционной картины соединен с входом первого формирова теля, выход которого соединен с первым управлякицим входом блока формирования импульсных последовательностей, второй управляющий вход которого подключен к выходу второго формирователя, вход которого подключен к фотоприемнику, выход генератора соединен с тактирующим входом блока формирования импульсных последовательностей, первый вход блока деления подключен к выходу первого счетчика, второй вход блока деления подключен к выходу второго счетчика, а вь1ход блока деления соединен с индикатором Г2 . Недостатком устройства является появление динамической погрешности измерений дробной части интерференционной полосы в случае нелинейности скорости перемещения узла сканирования интерференционной картины. Цель изобретения - повышение точности измерения дробной части интерференционной полосы. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее оптически связанные источник.монохроматического излучения, .интерферо-. метр с узлом сканирования интерференционной картины, фотоприемник.

два формирователя, генератор, блок формирования импульсных последовательностей, два счетчика, блок деления, индикатор, выход узла сканирования интерференционной картины соединен с входом первого формирователя j выход котордго соединен с первым управляющим входом блока формирования импульсных последовательностей, второй управляюший вход «оторого подключен к выходу второго формирователя, вход которого под.ключен к фотоприемнику, выход генератора соединен с тактирующим входом блока формирования импульсных последовательностей, первый ВХОД блока деления подключен к выходу первого счетчика, второй вход блока деления подключен к выходу второго счетчика а выход блока деления соединен с индикатором, снабжено делителем частоты, третьим и четвертым счетчикамиу блоком сравнения, регистором памяти, а второй счетчик выполнен двухвходовым и первый вход блока сравнения подключен к выходу третьего счетчика, вход которого подключен к выходу делителя частоты,вход которого подключен к первому выходу блока формирования импульсных последовательностей, второй выход которого соединен с входом четвертого счетчика, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, дополнительный вход второго счетчика подключен к выходу регистра памяти, управляющий вход которого подключен к выходу второго формирователя, а выход блока сравнения соединен с входами первого и второго счетчиков.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучения, интерферометр 2, узел 3 сканирования интерференционной картины, фотоприемник 4, формирователи 5 и ,б / генератор If блок 8 формирования импульсных последо-вательностей, состоящий изтрйггеров 9 и 10 и логических элементов И 11 и 12, делитель 13 частоты, Первый, третий и четвертый счетчики 14 - 1б, и второй счетчик 17, блок 18 сравнения, блок 19 деления, регистр 20 памяти, индикатор 21, измеряются микроперемещени объекта 2.2.

быход узла 3 сканирования интерференционной картины соединен с входом первого.формирователя 5, выход которого соединен с первым управлякядим входом блока 8 рмирования импульсных йослёдоватёльностёй, второй управляющий вход которого подключен к выходу второго формирователя 6, вход которого подключен к фотоприемнику 4, выход генератора 7 соединен ,с тактирующим входом блока 8 формирования импульсных последовательностей, первый вход блока 19 деления подключен к выходу четвертого счетчика 16, второй вход блокач19 деления подключен к выходу второго счетчика 17, а выход блока 19 деления соединен с индикатором 21, первый вход блока 18 сравнения подключен к выходу первого счетчика 14, вход которого подключен к выходу делит.еля 13 частоты, вход которого подключен к первому выходу блока 8 формирования импульсных последовательностей, второй выход которого соедйнен с входом третьего счетчика 15, выход которого соединен с вторым входом блока 18 сравнения, дополнительный вход второго счетчика 17 подключен к выходу регистра 20 памяти, управляющий вход которого подключен к выходу второго формирователя б, а выход блока 18 сравнения соединен с входами первого и вто.рого счетчиков 15 и 17.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 монохроматического излучения с интерферометром 2 формирует интерференционную картину, которая преобразуется фотоприемником 4 в электрический сигнал. При микроперемешении объекта 22, связанного с интерферометром 2, происходит смещение интерференционных полос интерференционной картины относительно фотоприемника 4,

Одновременно происходит сканирование интерференционной картины, относительно фотоприемника 4, узлом

3сканирования интерференционной картины.

При формировании фотоприемником

4сигнала, близкого к максимальному значению, формирователь 6 формирует первый информационный импульс, поступающий на второй управляющий вход блока 8 формирования импульсных последовательностей, который перебрасывает триггер 9 в состояние логическая 1, а триггер 10 в состояние логический О. При этом через логический элемент И 11 от генератора 7 на делитель 13 частоты поступают импульсы.

Емкость делителя 13 частоты вы 55 бирается исходя из дискретности ошибки индикации дробной части интерференционной полосы.

Импульсы с делителя 13 частоты поступают на вход счётчика 14, в котором накапливается результат, равный числу импульсов, поступивших с генератора 7, деленный на емкость

0 65 делителя 13 частоты.

При поступлении импульса начала отсчета с узла 3сканирования, срабатывает формирователь 5, формирующий сигнал, поступающий на первый управляющий вход блока 8 формирования импульсных последовательностей,, который перебрасывает триггер 9 в состояние логический О, а триггер 10- в состояние логическая 1 При этом заканчивается первый подцик измерений и-, начинается, второй подцикл. При этом через логический элемент И 12, от генератора 7. на счетчик 15 поступсцот импульсы. При поступлении на вход счетчика 15 числа импульсов, равного или крат Гного числу импульсов, накопленному, в счетчике 14 в первый подцикл измерений, срабатывает блок 18 сравнения формирующий импульс поступающий на вход,счетчиков 16 и 17. В счетчике 17 поступающие импульсы суммируются с числом, Равным коэффициенту деления делителя 13 частоты, которое переписывается .в.счетчик .17 из регистра 20 памяти при формиро вании первого информационного импульс При формировании второго информационного импульса с формирователя 6 второй подцикл измерения заканчивает ся и блок 19 деления осуществляет деление его числа, накопленного в счетчике 16 на числе, сформирован. счетчике 17. Результат де.ления индицируется, индикатором 21 Если обозначить число импульсов, поступившее на вход делителя 13 частоты в первом подцикле измерения через N , а число импульсов поступивших на вход счетчика 15 во втором под цикле измерений через Ng , а емкость делителя 13 частоты через п, то в первом подцикле измерения в -- М :четчике 14 накопится - импульсов. Во втором подцикле измерения на выходе блока 18 сравнения сформируе Nrt -импульсов, которце заполняют ся в счетчике 16 и просуммируются с числом п, записанном в счетчике 17, при поступлении первого информацион ного импульса с формирователя 6.. При окончании второго подцикла измерения, блок 19 деления, осущестNo-nвляет деление числа- - .накопленног в счетчике 16, на число :мированнрав сч-етчике 17. Результат деления равен |ц щ-.т.е пропорционален дробной части интерференционной полосаи. Сброс счетчиков 14 - 17 и делителя 13 частоты осуществляется в начале первого подцикла измерений, инфор мационным импульсом, формируемым фор мирователем б. Таким образом, измерение дробной асти интерференционной полосы рсуествляется внутри временного интерала, определяемого первым и вторым нформационными импульсами, что приодит к уменьшению динамической погрешности измерений, вызываемой изменекием скорости перемещения узла 3 сканирования интерференционной по- ; . лосы. Формула изобретения Устройство для измерения дробной части интерференционной полосы, со- ; держащее оптически связанные источник монохроматического излучения, интерферометр с узлом сканирования интерференционной картины, фотопри-. емник, два формирователя, генератор блок .формирования импуяьсн.ых последовательностей, два счетчика, блок деления, индикатор, выход Узла сканирования интерференционной картины соединен с входом первого формирователя, выход которого соединен с первым управляющим входом блока Формирования импульсных последовательностей, второй управляющий вход которого подключен к выходу второго формирователя, вход которого подключен к фотоприемнику, выход генератора соединен С тактирующим входом блока формирования импульсных последоват тельностей, первый вход блока деления подключен к выходу первого счетчика, второй вход блока деления подключен {с выходу второго счетчика, а выход блока деления соединен с индикатором, отличающееся тем, что, с целью повклиения точности изме эеййй, оно снабжено делителем частоты, третьим и четвертым счетчиками,блоке сравнения, регистром памяти, а второй счетчик выполнен двухвходовым и первый вход блока сравнения подключен к выходу третьего счетчика, вход которого подключен к выходу делителя частоты,вход которого подключен к первому выходу блока формирования импульсных последовательностей, второй выход которого соединен с входом четвертого счетчика, выход которого соединен с вторьм входом блока сравнения, дополнительный вход второго счетчика подключен к выходу регистра памяти, управляющий вход которого подключен к выходу второго . формирователя, а выход блока сравнения соединен, с входами первого и второго счетчиков. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Шестопалов Ю.Н. Цифровой измерительный прибор. - Измерительная , 1971, 12, с. 29-31. техника 2-. Авторское свидетельство СССР 362468, кл. Н 03 К 13/20, 1971 (прототип).

«4j

ic

I b I

,.1-Ji 1

F5

IT

f