Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объекта. Цель изобретения - повышение точности измерения путем увеличения числа измерительных плоскостей, образованных измерительными проходами сигнального луча в объеме интерферометра. Интерферометр содержит основные референтный отражатель (РО) 1 с поверхностями отражения (ПО) 2, 3 и измерительный отражатель (ИО) 4 с ПО 5,6, дополнительные РО 7 с ПО 8, 9 и ИО с РО 11, 12 и расщепители 13 и 14. Лазерный луч 15 разделяется расщепителем 13 на сигнальный луч 16 и опорный луч 17. Сигнальный луч 16, первоначально отражаясь от ПО 5 основного ИО 4, многократно пересечет объем интерферометра в направлениях 20, 21 и 22. Число измерительных плоскостей и проходов в них устанавливается местоположениями дополнительного РО 7 в направлениях 21 и 22. Число измерительных плоскостей и проходов в них устанавливаются местоположениями дополнительного РО 7 в направлениях 21 и 22, основного РО 1 в направлении 21 и расщепителей в направлении 22. 1 ил.

СОЮЗ GOBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬ ЛИК (!9) (И) )) 4 (." 01 В 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) ОСУДФРОТВЕННЫ ) КОМИТЕТ

ГЮ ИЭОЙРЕТеКИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

МИ ГКНТ ЕОСР (2 l ) 4267450/25-28 (22) 23.06.87 (46) 30.11.89, Вюл. I) 44 (72) Н.Ф.Подымака (53) 531.715,1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У ?473474 ° кл. С Ol В 9/02, С 01 В 1)/02, 02.88, I (54) ИНТЕРФЕРОИЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕИВЩЕНИЙ ОВЬЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объекта, Цель изобретения » повыщеиие точности измерения путем

2 увеличения числа измерительных плоскостей, образованных измерительными проходами сигнального луча в объеме иитерферометра, Интерферометр содержит основные рефереитный отражатель (РО) I с поверхностями отражения (ПО) 2, 3 и измерительный отражатель (ИО) 4 с ПО 5, 6, дополнительныеР07 сП08,9 и ИО 10cIIO

11, 12 н расщепители 13 и )4.. Лазерный луч 15 разделяется расщепителем

13 на сигнальный луч 16 и опорный луч 17. Сигнальный луч 16, первоначально отражаясь от ПО 5 основного

ИО 4, многократно пересечет объем интерферометрн.внаправлениях 20, 1525444

21 и 22. Число измерительных плоскостей и проходов в них устанавливается местоположениями дополнитель- ного PO 7 в направлениях 21 и 22.

Число измерительных плоскостей и

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объекта, 15

Цель изобретения — повышение точности измерения путем увеличения числа измерительных плоскостей, образованных измерительными проходами сигнального луча в объеме интерферо- 20 метра.

На чертеже изображена принципиальная схема интерферометра.

Интерферометр содержит основной референтиый отражатель l.с отражаю- 25 щими поверхностями 2 и 3, основной измерительный отражатель 4 с отражающими поверхностями 5 и 6, дополнительный референтный отражатель 7 с отражающими поверхностями 8 и 9, дополнительный измерительный отражатель 10 с поверхностями 11 и 12

/ отражения и расщепителя 13 и 14.

Лазерный луч 15 после расщепителя

13 разделяется на сигнальный луч 16 и опорный луч l7. Луч 17 расщепителем 14 разделяется .. лучи 18 и 19.

Направление перемещения отражателей

4 и 10 обозначено стрелкой 20, отражателей 1 и 7 — стрелкой 21, а 40 отражателя 7 и расщепителей 13 и 14— стрелкой 22. Поверхности отражения основного измерительного отражателя

4 ограничены краями 23 и 24, а дополнительного измерительного отра- 45 жателя 10 — краями 25 и 26.

Отражатели 1 и 4 установлены так, что их прямые двугранные углы между отражающими поверхностями 2 и

3, 5 и 6 обращены друг к другу, а биссектрисы этих углов параллельны и смещены одна относительно другой в направлении 21.

Отражатели 7 и 10 расположены так, что обе их вершины находятся на ребре отражающей поверхности 3 или 6 соответствующих отражателей 1 и 4 и ориентированы таким образом, что плоскости, перпендикулярные попроходов в них устанавливается местоположениями дополнительного PO 7 в направлениях 21 и 22, основного PO

1 в направлении 21 и расщепителей в направлении 22. 1 ил. верхностям 8 и 9, 11 и 12, ортогональны плоскости, перпендикулярной поверхностям 2, 3, 5 и 6. Кроме того отражатель 7 перемещен относительно отражателя 10 в направлении

22, Расщепители 13 и 14 установлены между отражателями 4 и 7, их светоделительные поверхности параллельны поверхностям 9 и 12 отражателей 7 и 10, Сигнальный луч 16 после расщепителя 13 направлен на поверхность

5 отражателя 4 параллельно направлению 20. Он пересекает пространство между отражателями 1 и 4 в направлении 20 четыре раза и, последовательно отразившись от поверхностей

12 и 11 отражателя 10, пересекает укаэанное пространство в обратном направлении, но в параллельной плоскости, направляясь в отражатель 7.

Так как отражатель 7 перемещен относительно отражателя 10, то сигнальный луч, отражаясь последовательно от поверхностей 9 и 8; а эатем—

5, 6, 2, 3, 6, 5, 3, 2, снова достигает отражателя 10. Теперь ход сигнальною луча в отражателе 10 противоположен предыдущему и направлен от поверхности 11 к 12, а в пространстве отражатадей 1 и 4 между поверхностями 2, 3, 5, 6, 3, 2, 5, 6.

Далее сигнальный луч, отражаясь от поверхностей 8.и 9 отражателя 7 и проходя через расщепитель 14, образует два интерференционных поля с опорными лучами 18 и 19. Таким образом, в интерферометре сигнальный луч образует двадцать дискретных измерительных проходов, которые пространственно распределены в четырех параллельных плоскостях. Расстояние Й между измерительными плоскостями равно проекции иа плоскость, перпендикулярную поверхностям 11 и

12, расстояние между биссектрисами прямых углов отражателей 7 и 10 устанавливаются смещением отражателя

Составитель Л,Лобэова

Тех р ед М, Хода н ич Корректор И.Муска

Редактор Н .Горват

Заказ 7208/32 Тираж 683 Подписное

BIIHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 152544

7 в направлении 22. Количество измерительных плоскостей п в интерферометре должно быть целым и четным числом, которое определяется иэ отноb

5 шения и —, где b - расстояние между краями 25 и 26 отражателя 10. Число

I измерительных проходов ш в каждой измерительной плоскости равно m

I а — + 1, где а — расстояние между краями 23 и 24 основного измерительного отражателя 7, 1 - установленное расстояние между биссектрисами прямых углов основных отражателей 1 и 4 в направлении 2). Расстояние от биссектрисы отражателя 7 в направлении

22 до измерительных проходов сигнального луча между поверхностями 13 и 20

5, 9 и 14 равно соответственно

d d

+ ))2 н (1)2, а расстояние от биссектрисы отражателя 4 до измерительного прохода 13 и 5 в направле- 25 нии 21 равно (m — 2)-. Эти величины т

2 определяют пространственное местоположение расщепителей 13 и )4 в объеме интерферометра. В представленном интерферометре сигнальный луч образует k измерительных проходов, опреа b деляемых величиной k ш n=(-+1)-.

1 d

Перемещая отражатели 4 и )О в направлении 20 на величину g /к, где A— длина волны лазерного излучения в среде, разность хода между сигнальным и ОпОрным лучами на ВыхОде интер 40 ферометра изменяется íà h что приводит к изменению светового потока на один период в интерференционном поле. Следовательно, перемещение отражателей 4 и !О определяется по формуле: 2 К3/k, где N — порядок интерференции, Таким образом, изменение целой части числа N происходит при перемещении отражателей на расстояние ф /к, что определяет точность измерений.

4 6

Формула изобретения

Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта, содержащий предназначенный для связи с объектом измерительный и референтный отражатели с двумя взаимно перпендикулярными поверхностями отражения и два расщепителя, отражатели установлены так, что биссектрисы углов между их поверхностями отражения параллельны направлению перемещения измерительного отражателя, расщепители установлены так, что их светоделительные поверхности параллельны одна другой, а референтный отражатель установлен с возможностью перемещения в направлении, параллельном плоскости, перпендикулярной поверхностям отражения, н перпендикулярном направлению перемещения измерительного отражателя, о т л Н ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен дополнительными предназначенным для-свяэи с объектом измерительным и референтным отражателями с двумя вэаимно перпендикулярными поверхностями отражения, установленными так, что биссектрисы углов между их поверхностями отражения параллельны направлению перемещения измерительного отражателя, плоскости, перпендикулярные их поверхностям отражения, перпендикулярны соответствующей плоскости основных отражателей, а обе их вершины находятся на ребре отражающей поверхности соответствующего основного отражателя, расщепители расположены между дополнительными референтным и основным измерительным отражателями так, что их светоделительные поверхности параллельны соответствующим поверхностям дополнительных отражателей, а дополнительный референтный отражатель и расщепители установлены с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направлениям перемещения основных измерительного и референтного отражателей.