Способ измерения перемещений в оптико-электронных измерительных системах

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1Ю 01) А1 (50 4 G

1 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I ! м

1 gq с у >

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3835975/24-28 (22) 07.01.85 (46) 23.06.88. Бюл. 9 23 (71) Ленинградский институт ядерной физики им. Б.П.Константинова (72) В.П.Горелик, С.Н.Коваленко и Б.Г.Турухано (53) 531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 911147, кл. В 01 В 11/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР по заявке У 3835730/28(005418), кл. С 01 В 2)/00. 07.01.85. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ, заключающийся в том, что формируют интерференционную картину в виде полос, осуществляют принудительное периодическое перемещение полос по гармоническому закону с частотой у и амплитудой, меньшей периода полос, преобразуют распределение освещенности полос в электрический сигнал, выделяют измерительный сигнал в виде гармонической сос-, тавляющей сигнала с частотой 2и,.формируют опорный сигнал с частотой 2ы, измеряют фазовый сдвиг измерительно го сигнала относительно опорного и по величине измеренного фазового сдвига определяют величину контролируемого перемещения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше:ния точности производимых измерений, принудительно периодические перемещения интерференционных полос осуществляют одновременно на двух частотах ы и 2(a, а амплитуду перемещений выбирают из условия

47 Г 47 47

I (— а) I (— а)+Т (--а)) а Л о

=I (— а) I (— а)

0 ф 1 Q 1

rpe 9, - длина волны;

a — - амплитуда принудительных перемещенийю ! I Ii ю Та - функция Бесселя О-го, 1-ro, 2-го порядка соответственно.

1404819

Изобретение относится к измери= тельной технике и может быть исполь1 зовано в интерферометрических измерителях перемещений с применением гарионической фазовой модуляции.

Цель изобретения — повышение точности производимых измерений за счет использования сложногармонической фазовой модуляции одновременно на частотах и и 2й.

На чертеже изображена блок-схема оптико-электронного измерительного устройства, реализующего предлагаемый способ. 15

Устройство содержит интерферометр

1 с модулятором, один из входов которого подключен к выходу генератора 2 частоты Я, а второй — к выходу генератора 3 частоты 2Q, причем синхровход генератора 2 соединен с выходом генератора 3, фотоприемник 4, выход которого связан с входом избирательного усилителя 5, настроенного на частоту 2а, фазометр 6, 6дин из входов 25 которого подключен к выходу усилителя

5, а второй вход — к выходу генерато-. ра 3 частоты 2я.

Способ осуществляется следующим образом. : 30 аеас; 2I (-, -,а) Iz(-, à)+2I (> a)J sin — и х .9

4 4« (— а) cos-"Üõ sin2Qt

Ъ ! полученным от генератора 3 модулирующего напряжения частоты 2и, Фазовое условие (1) позволяет определить не40 обходимую амплитуду фазовой модуляции. Так при использовании освещающего источника с длиной волны =O, 63 мкм амплитуда принудительных гармонических колебаний составляет a=0,08 мкм.

Таким образом, одновременное гармоническое перемещение интерференционных полос на двух частотах Ы и

2Я с амплитудой, выбранной из условия (1) позволяет повысить помехозащищенность производимых измерений за счет устранения факторов, связанных с посторонней внешней засветкой и изменением глубины амплитудной модуля-, :ции осветителя.

cos2gt+2I (— a) 1 оп з -и 24 "

I где Х,Х,,I — функции Бесселя О-го, 1-го,2-ro порядка соответственно.

При условии

3,— «а Эо «а i d «а =3, — "а J, —" можно записать

4«

U sin(--ьх + 2 )

Я.Я %

4 ««

Фазовый угол ЬФ =-- х несет од9 нозначную информацию о величине перемещения dx. Для выделения этой информации используется фазометр 6, осуществляющий сравнение напряжения с опорным напряжением.

Интерферометр 1 с модулятором формирует интерференционные полосы, характеризующие измеряемое перемещение, и периодически их смещает в поле зрения фотоприемника 4, который преобразует интенсивность интерференционных полос в исходный электрический сигнал сложной формы. Избирательный

1 усилитель 5 выделяет сигнал с частотой 2Я вЂ” измерительный сигнал. Фазометр 6 сравнивает измерительный сигнал с опорным модулирующим сигналом с частотой 2ы и определяет начальную фазу измерительного сигнала однозначно характеризующую измеряемое перемещение.

При одновременном воздействии на модулирующий элемент интерферометра суммарного напряжения частот оз и 2о на выходе фотоприемника 4 выделяется исходный сигнал

4«4«

U=Acos — Ьх+ — à(sinUt+sin2Qt)

Ъ %

Э где а — амплитуда фазовой модуляции; х — величина перемещения;

А — амплитуда исходного сигнала

Раскладывая в ряд Фурье и выделяя с помощью избирательного усилителя 5 составляющую с частотой 2Q, имеем

1404819

Сос тавит ель С. Грачев

Техред Л.Сердюкова Корректор M.Øàpîøè

Редактор Г.Волкова

Заказ 3089/42

Тираж 680 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб., д, 4/5

Э 1 1

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4