PL169536B1 - Urządzenie do pomiaru przemieszczeń liniowych i kątowych - Google Patents

Abstract

Urządzenie do pomiaru przemieszczeń liniowych i kątowych, zawierające przy siatce dyfrakcyjnej źródło wiązki rozbieżnej i licznik rewersyjny połączony z wyjściem fotodetektorów, przed którymi usytuowany jest układ optyczny interferometru, znamienne tym, że siatka dyfrakcyjna (3) od źródła wiązki rozbieżnej (2) padającej bezpośrednio na siatkę dyfrakcyjną jest usytuowana w odległości 10-200 razy mniejszej od promienia czoła wiązki świetlnej padającej na fotodetektory (5).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru przemieszczeń liniowych i kątowych, zwłaszcza stosowany w pomiarach mikro- i makrogeometrii powierzchni.

Znane jest urządzenie do pomiaru przemieszczeń liniowych i kątowych, które ma siatkę dyfrakcyjną, oświetlaną przez źródło wiązki rozbieżnej w postaci diody laserowej. Na siatce dyfrakcyjnej wiązka ulega dyfrakcji, a następnie przechodzi przez układ optyczny interferometru, który kieruje rzędy dyfrakcyjne +1, -1 do fotodetektora. W płaszczyźnie fotodetektora powstają prążki interferencyjne, które następnie zostają przetworzone na impulsy elektryczne zliczane przez licznik rewersyjny. Liczba impulsów jest miarą przemieszczenia siatki dyfrakcyjnej.

Znane rozwiązanie charakteryzuje się dużą czułością na zakłócające ruchy wzorca.

Urządzenie według wynalazku, zawierające przy siatce dyfrakcyjnej źródło wiązki rozbieżnej i licznik rewersyjny połączony z wyjściem fotodetektorów, przed którymi usytuowany jest układ optyczny interferometru, charakteryzuje się tym, że siatka dyfrakcyjna usytuowana jest od źródła wiązki rozbieżnej padającej bezpośrednio na tę siatkę dyfrakcyjną w odległości 10-200 razy mniejszej od promienia czoła wiązki świetlnej padającej na fotodetektory.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schematycznie urządzenie do pomiaru przemieszczeń liniowych i kątowych.

Urządzenie zawiera źródło światła 1 z układem ogniskującym promienie świetlne w ognisku, które stanowi źródło wiązki rozbieżnej 2. Źródło to jest usytuowane bezpośrednio przy siatce dyfrakcyjnej 3 tak, że odległość między nimi jest kilkadziesiąt razy mniejsza niż promień czoła wiązki świetlnej padającej na fotodetektor 5.

Wiązka światła rozbieżnego przechodzi przez siatkę dyfrakcyjną 3 i ulega dyfrakcji. Następnie wiązka ta przechodzi przez układ optyczny interferometru 4, który składa się z równoległego do siatki dyfrakcyjnej 3 zwierciadła 7 usytuowanego między dwoma równoległymi zwierciadłami 8, 9 prostopadłymi do siatki dyfrakcyjnej 3 i ustawionych symetrycznie względem osi wiązki padającej. Układ optyczny 4 kieruje rzędy dyfrakcyjne +1, -1 do fotodetektora 5, interferencja rzędów dyfrakcyjnych +1,-1 powoduje powstanie prążków interferencyjnych w płaszczyźnie fotodetektorów 5. Jeżeli siatka dyfrakcyjna 3 przemieszcza się w kierunku prostopadłym do jej linii oraz do wiązki padającej, to powoduje to proporcjonalny przesuw prążków interferencyjnych. Fotodetektor 5 przetwarza ruch prążków na impulsy elektryczne, które zliczane są przez licznik rewersyjny 6. Wskazywana przez licznik 6 liczba impulsów jest miarą przemieszczania siatki 3.

Na podstawie badań teoretycznych potwierdzonych eksperymentalnie stwierdzono istnienie czułości interferometru na zakłócające pochylenie siatki dyfrakcyjnej o kąt β leżący w płaszczyźnie prostopadłej do linii siatki. Kąt ten powoduje rozjustowanie interferometru z wiązką równoległą. W przypadku zastosowania wiązki rozbieżnej zmniejsza się czułość interferometru na pochylenie wiązki o kąt β zgodnie z zależnością:

169 536

Δ δ -4a δβ δ^_ λΓ gdzie -g4 4 względna zmiana okresu δ prążków, R - promień czoła fali w płaszczyźnie fotodetektora, a - droga optyczna od źródła światła wiązki rozbieżnej do siatki, λ - długość fali światła.

Z zależności tej wynika, że względna zmiana okresu prążków czyli czułość interferometru R jest tym mniejsza im większy jest stosunek —. Badania doświadczalne wykazały, że najkorzy3 stniej jest gdy iloraz —- mieści się w granicach 10-200. W przypadku gdy ten stosunek jest większy od 200, przy czym a jest małe, występuje niekorzystne zmniejszenie wielkości plamki na powierzchni siatki, przez co ulega zmniejszeniu uśrednianie błędów wykonania siatki. Przekroczenie wartości 200 ilorazu —/a przy — dużym oznacza nadmierne zwiększenie gabarytów urządzenia.

W przypadku gdy R-a < 10 zmniejszenie czułości interferometru na pochylenie siatki o kąt β jest niewielkie.

169 536

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Urządzenie do pomiaru przemieszczeń liniowych i kątowych, zawierające przy siatce dyfrakcyjnej źródło wiązki rozbieżnej i licznik rewersyjny połączony z wyjściem fotodetektorów, przed którymi usytuowany jest układ optyczny interferometru, znamienne tym, że siatka dyfrakcyjna (3) od źródła wiązki rozbieżnej (2) padającej bezpośrednio na siatkę dyfrakcyjną jest usytuowana w odległości 10-200 razy mniejszej od promienia czoła wiązki świetlnej padającej na fotodetektory (5).