Интерферометр для измерения углового и линейного положения объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике, , в частности, к устройствам для измерения угловых и линейных перемещений. Цель изобретения - повышение точности измерения путем снижения требований к точности перемещения подвижного звена. Интерферометр построен по двухлучевой схеме, в обоих плечах которой устанавливают уголковые отражатели 3 и 4, предназначенные для установки на объект. Для повышения чувствительности измерения в ветви интерферометра вводят отражатели 5 и 6 и автоколлимационные зеркала 7 и 8. Отражатели 5 и 6 устанавливают напротив отражателей 3 и 4 так, что обеспечивается многократное прохождение светового пучка. Автоколлимационные зеркала 7 и 8 возвращают световой поток в обратном направлении и обеспечивают наложение интерферирующих лучей. Изменение чувствительности измерения производят смещением отражателей 5 и 6, светоделителя 2 и фотоприемника 9 вдоль оптической оси источника 1 монохроматического излучения, образующих подвижное звено. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 01 В 9702, 11/00

ПРИ ГИНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 I kxI $a t t

7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

1 (21) 4230350/25-28 (22) 15,04.87 (46) 07.09 ° 89. Бюл. У 33 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики и Научно-производственное объединение ВНИИМ, им. Д.И.Менделеева (72) Ю.К.Михайловский, В.А.Рачков и В.Я.Смирнов (53) 531.715.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1288498, кл . G О1 В 9/02,08.04 .85, (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УГЛОВОГО И ЛИНЕЙНОГО ПОЛОЖЕНИЯ OPbEKTA (57) Изобретение относится g измерительной технике, в частности W устройствам для измерения угловых и линейных перемещений. Цель изобретения повьппение точности измерения путем снижения требований к точности переI

„„SU„„1506269 A 1

2 мещения подвижного звена. Интерферометр построен по двухлучевой схеме, в обоих плечах которой устанавливают уголковые отражатели 3 и 4, предназначенные для установки на объект.Дпя повышения чувствительности измерения в ветви интерферометра вводят отражатели 5 и 6 и автоколлимацнонные зеркала 7 и 8. Отражатели 5 и 6 устанавливают напротивоотражателей 3 и 4 так, что обеспе ывается многократное прохождение светового пучка. Автоколлимационные зеркала 7 и 8 возвращают световой поток в обратном направлении и обеспечивают наложение интерферирукщих лучей. Изменение чувствительности измерения производят смещением отражателей 5 и 6, светоделителя 2 и фотоприемника 9 вдоль оптической оси источника 1 монохроматического излучения, образующих подвижное звено. 1 ил.

3 150

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к интерференционным измЕрителям линейных и угловых перемещений объекта.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем снижения требований к точности перемещения подвижного звена.

На чертеже изображена принципиальная схема интерферометра для измерения углового и линейного положения объекта.

Интерферометр содержит последовательно расположенные источник 1 монахроматического излучения, например Не-Ne лазер и светоделитель 2, первый и второй двугранные 90-градусные отражатели 3 и 4, предназначенные для установки на объект (не показан), третий и четвертый отражатели 5 и 6, оптически связанные с отражателями 3 и 4 и расположенные напротив них таким образом, что вершины первого и второго отражателей 3 и 4 смещены вдоль оптической оси монохроматического излучения на величину d два неподвижных автоколлимационных зеркала 7 и 8 и фотоприемник 9.

Светоделитель 2, третий и четвертый отражатели 5 и 6 и фотоприемник 9 установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси источника монохроматического излучения и образуют подвижное звено.

Одна иэ отражающих поверхностей третьего отражателя 5 находится в одной плоскости сп светоделительной поверхностью светоделителя 2.

Интерферометр работает следующим образом °

6269

Излучение от источника 1 монохроматического излучения делится на два 45 пучка светоделительной поверхностью светоделителя 2 ° Один иэ образовавшихся пучков, отраженный от светоделительной поверхности, светоделителя 2 направляется к отражателю 3 (луч )) Пройдя отражатель 3, световой пучок направляется к отражателю 5 (луч II) . Далее световой поток, попеременно отражаясь отражателями 3 и 5, продолжает распространяться в первоначальном направлении (лучи III IV V VI) o Te nop, пока вышедший иэ отражателя 3 луч (луч VI) не попадает на автоколлимационное зеркало 7. Отраженный э ерк алом 7 световой поток распространя ется в обратном направлении, возвращаясь к светоделителю 2.

Второй луч, образованный светоделителем 2, проходит к отражателям 4 и 6. В этой паре отражателей 4 и 6 обеспечивается распространение светового потока, аналогичное распространению в паре отражателей 3 и 5.

В светоделителе 2 происходит наложение интерференционных, лучей. Результирующий световой поток попадает на светочувствительную площадку фотоприемника 9, вызывая изменения фототока. По изменениям фототока осуществляется измерение разности оптической длины плечей интерферометра.

В том случае, когда отражатели 3 и 4 связаны с объектом и поворачиваются совместно с ним вокруг оси, находящейся на прямой, соединяющей вершины отражателей 3 и 4 на равном расстоянии от них, указанная разность хода характеризует синус угла поворота объекта.

A в случае, когда лишь один отражатель 3 или 4 связан с объектом и перемещается вместе с ним, а все остальные отражатели остаются неподвижными, по измеренной разности хода судят о линейном перемещении объекта °

Чувствительность измерений в инт рферометре определяется числом прохождения светового пучка в парах оптически связанных отражателей 3 и 5, 4 и 6. Последнее зависит, при неизменных габаритах этих отражателей, от величины / смещения их вершин.

Учитывая, что интервал между сосед— ними лучами равен 2 d, расстояние 1 от биссектрисы 90-градусного угла отражателя (3 или 4) до светового пучка с порядковым номером и, падающего на автоколлимационное зеркало 7, или 8, можно выразить следующим образом

10 (n I ) d X °

Из этого выражения следует, что увеличение I приводит к смещению влево луча с порядковым номером и и замене его лучом с меньшим порядковым номером (при неизменном положении автоколлимационного зеркала).

Габариты отражателей расчитываются из условия обеспечения максимального числа прохождений (т.е. миниФормула изобретения

Составитель Л.Лобзова

Техред М.Моргентал Корректор 3.Лончакова

Редактор В,Бугренкова

Заказ 5417/41 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета во изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 150626 мальной требуемой чувствительности), из этого условия определяется положение автоколлимационных зеркал и производится общая юстировка оптической схемы интерферометра.

Перестройка интерферометра осуществляется смещением отражателей 5 и 6 совместно с фотоприемником 9 и светоделителем 2 на расчетную величину с обеспечением нового значения d .

Интерферометр для измерения углового и линейного положения объекта, содержащий последовательно расположенные источник монохроматического излучения и светоделитель, четыре двугранных 90-градусных отражателя, 9 6 первый и второй из которых предназначены для установки на объекте, а третий и четвертый расположены напротив них так, что вершины первого и второго отражателей смещены вдоль оптической оси источника монохроматического излучения относительно соответствующих вершин третьего и четвертого отражателей, а одна иэ отражающих поверхностей третьего отража- . теля находится в одной плоскости со светоделительной поверхностью.светоделителя, два автоколлимационных зерщ ла и фотоприемник, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, светоделитель, третий и четвертый отражатели и фотоприемник установлены с sosможностью перемещения вдоль оптической оси источника излучения.