SU1010459A1 - Device for measuring small length and displacement - Google Patents

Device for measuring small length and displacement Download PDF

Info

Publication number
SU1010459A1
SU1010459A1 SU813342748A SU3342748A SU1010459A1 SU 1010459 A1 SU1010459 A1 SU 1010459A1 SU 813342748 A SU813342748 A SU 813342748A SU 3342748 A SU3342748 A SU 3342748A SU 1010459 A1 SU1010459 A1 SU 1010459A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
laser
measuring
photodetector
mirror
frequency
Prior art date
Application number
SU813342748A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Евгеньевич Привалов
Виктор Николаевич Носаль
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1742
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-1742 filed Critical Предприятие П/Я А-1742
Priority to SU813342748A priority Critical patent/SU1010459A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1010459A1 publication Critical patent/SU1010459A1/en

Links

Landscapes

  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

4ib СЛ4ib SL

СО Изобретение относитс  к измеритепь ной технике и может быть использовано в частности, при измерении малых длин и перемещений. Известно устройство дл  измерени  малых длин и перемещений, содержащее опорный лазер, измерительный лазер с двум  зеркалами, два фотоприемника, два частотомера, каждый из которых св зан с соответствующим фотоприемником, и пьезокорректор, закрепленный на одном из зеркал измерительного лазера ij. Недостатками устройства  вл ютс  не высока  точность измерений малых перемещений и узкий их диапазон из-за отсутстви  возможности компенсации рассо гласований оптических систем. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измерений. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  малых дли и перемещений снабжено вспомогательны лазером, вторым зеркалом которого  вл  етс  зеркало измерительного лазера, св  занное с пьезокорректором, и системой автоподстройки частоты, первый фотоприе ник оптически св зан с опорным и изм.&рительным лазерами, второй фотоприемни оптически св зан с опорным и вспомогательным лазерами, выход фотоприемншш подключен к входу системы автоподстройки частоты, выход которой соединен с пьезокорректорсм. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство дл  измерени  малых дли и перемещений состоит из опорного лазе ра 1, измерительного лазера с зеркалом 2, перемещение которого Измер етс , и активным элементом 3, вспомогательного лазера с зеркалом 4 и активным элементом 5, второе зеркало 6 и зеркало 4  вл ютс  общими дл  измерительного и вспомогательного лазеров, пьезокорректора 7, соединенного с зеркалом 6, первого фотоприемника 8 и первого част Tcsviepa 9, св занногчэ с ним, второго фотоприемника 10 и второго частотомер 11, св занного с ним, и системы 12 автоподстройки частоты, выход второго фотоприемника 1О соединен с системой 12 автоподстройки частоты, выход кото рой св зан с пьезокорректором 7, первый фотоприемник 8 оптически св зан с опорным лазерсм 1 и измерительным лазером через зеркала 13 - 15, второй фотоприемник Ю оптически св зан с опорным лазером 1 и вспомогательным лазером через зеркала 13 и 16. Устройство работает следующим образом . При перемещении зеркала 2 относи- тельно зеркала 4 частота излучени  измерительного Назера, образованного зерм калами 2,4,6 и активным элементе 3, изменитс  на Л). При этом на эту же величину Д) изменитс  разность частот измерительного лазера и опорного лазера 1, выдел ема  фотоприемником 8 и фиксируема  частотомерсж 9. То, что резонатор измерительного лазера образован трем  зеркалами, позвол ет измер ть перемещени  между близко расположенными поверхност ми зеркал 2 и 4 (рассто ние между которыми может составл ть миллиметры и менее). Предельна  чувствительность измерени  перемещений ограничиваетс  различными возмущающими факторами. Наибольшую погрешность измерений вызывает смещение удаленного зеркала 6 относительно зеркала 4 под действием тепловых и механических возмущений. Дл  стабилизации взаимного положени  4 и 6 (рассто ние Ь ) излучение вспомогательного лазера смешиваетс  с излучением опорного лазера 1 и принимаетс  фотоприем никем 10 как разностна  частота ОЛ) , фиксируема  частотомером 11, импульсы этой частоты поступают в систему 12 автоподстройки чаототы . При отклонении взаимного положени  зеркал 4 и 6 от номинального (рассто ние отличаетс  от Ь ), измен етс  частота излучени  вспомогательного лазера, измен етс  и разностна  частота cfV . С помощью частотомера 11 осуществл етс , контроль за частотой, пропорциональной j . Одновременно изменение cf/) вли ет на систему 12 автоподстройки частоты вспомогательного лазера, котора  вырабатывает электрический сигнал, возвращающий с помощью пьезокорректора 7 зеркало 6 в положение, при котором оно отстоит от зеркала 4 на рассто ние L-. Если в качестве опорного лазера выбрать лазер, стабилизированный по на- . сыщенному поглощению, -стабильность частоты которого составл ет , это позволит довести предельную чувствительность измерени  перемещени  до 1 10 MlcM и менее. Таким образом, за счет введени  вспомогательного лазера и описанной установки его зеркал, а также применени  автоподстройки, расщир ётс  диапазон измерений малых перемещений. / ffThe invention relates to a measuring technique and can be used in particular when measuring short lengths and displacements. A device for measuring small lengths and displacements is known, comprising a reference laser, a measuring laser with two mirrors, two photodetectors, two frequency meters, each of which is associated with a corresponding photoreceiver, and a piezo equalizer mounted on one of the mirrors of the measuring laser ij. The drawbacks of the device are not high accuracy of measurements of small displacements and their narrow range due to the lack of possibility to compensate for discrepancies in optical systems. The aim of the invention is to expand the measurement range. This goal is achieved by the fact that the device for measuring small lengths and displacements is equipped with an auxiliary laser, the second mirror of which is the mirror of the measuring laser associated with the piezocorrector and an automatic frequency control system, the first photo detector is optically connected with the reference and measuring & by the lasers, the second photoreceiver is optically coupled to the reference and auxiliary lasers, the output of the photoreceiver is connected to the input of the system of automatic frequency control, the output of which is connected to the piezocorrector. The drawing shows the block diagram of the device. A device for measuring small lengths and displacements consists of a reference laser 1, a measurement laser with a mirror 2, the displacement of which is measured, and an active element 3, an auxiliary laser with a mirror 4 and an active element 5, the second mirror 6 and mirror 4 are common for measuring and auxiliary lasers, a piezocorrector 7 connected to the mirror 6, the first photodetector 8 and the first part of the Tcsviepa 9 connected to it, the second photodetector 10 and the second frequency meter 11 connected to it, and the system 12 automatic frequency control, the output of the second The first photodetector 1O is connected to an automatic frequency control system 12, the output of which is connected to the piezocorrector 7, the first photodetector 8 is optically connected to the reference laser 1 and the measuring laser through mirrors 13-15, the second photodetector Yu is optically connected to the reference laser 1 and the auxiliary laser through mirrors 13 and 16. The device operates as follows. When moving the mirror 2 relative to the mirror 4, the radiation frequency of the measuring Nazer, formed by grains calories 2,4,6 and the active element 3, changes to L). At the same time, the same difference D) changes the frequency difference between the measuring laser and the reference laser 1, separated by the photodetector 8 and fixed by the frequency meter 9. The fact that the resonator of the measuring laser is formed by three mirrors allows measuring the displacements between the closely spaced surfaces of the mirrors 2 4 (the distance between which may be millimeters or less). The limiting sensitivity of the measurement of displacements is limited by various disturbing factors. The greatest measurement error causes the offset of the distant mirror 6 relative to the mirror 4 under the action of thermal and mechanical perturbations. In order to stabilize the relative positions 4 and 6 (distance b), the auxiliary laser radiation is mixed with the radiation of the reference laser 1 and is received by the photodetector 10 as the difference frequency, fixed by the frequency meter 11, the pulses of this frequency enter the system 12 of the auto-tuning of the frequency. When the relative position of the mirrors 4 and 6 deviates from the nominal (the distance differs from b), the frequency of the auxiliary laser radiation changes, the difference frequency cfV also changes. Using frequency counter 11, the frequency proportional to j is monitored. At the same time, a change in cf /) affects the auxiliary laser frequency control system 12, which produces an electrical signal that returns the mirror 6 to the position where it is separated from the mirror 4 by the distance L- by means of the piezocorrector 7. If for the reference laser one chooses a laser stabilized in the - direction. saturation absorption, the frequency stability of which is, this will allow to bring the limiting sensitivity of the measurement of movement to 1 10 MlcM and less. Thus, due to the introduction of an auxiliary laser and the installation of its mirrors described, as well as the use of auto-tuning, the range of measurements of small displacements is extended. / ff

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ДЛИН И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее опорный лазер, измерительный лазер с зеркалами, два фотоприемника, два частотомера, каждый из кото-.DEVICE FOR MEASURING SMALL LENGTHS AND MOVEMENTS, containing a reference laser, a measuring laser with mirrors, two photodetectors, two frequency meters, each of which. связан с соответствующим \ фотоприемником, и пьезокорректор, закрепленный на одном из зеркал измерительного лазера, о т л и ч.а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, оно снабжено вспомогательным лазером, вторым зеркалом которого является зеркало измерительного лазера, связанное с пьезсжорректором, и системой автоподстройки частоты, первый фотоприемник оптически связан с опорным и измерительным лазерами, второй фотоприемник оптически связан с опорным И вспомогательным лазерами, выход фотоприем ника подключен к входу системы автоподстройки частоты,/выход которой соедэ- . нон с пьезакорректорсм.connected to the corresponding \ photodetector, and a piezocorrector mounted on one of the mirrors of the measuring laser, with the fact that, in order to expand the measurement range, it is equipped with an auxiliary laser, the second mirror of which is a mirror measuring laser associated with the piezoelectric corrector and the automatic frequency control system, the first photodetector is optically connected to the reference and measuring lasers, the second photodetector is optically connected to the reference and auxiliary lasers, the output of the photodetector is connected to the input at a frequency auto-tuning system, the output of which is connected. non with piezo-correctors. 8 ω 8 ω • S• S
SU813342748A 1981-09-23 1981-09-23 Device for measuring small length and displacement SU1010459A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813342748A SU1010459A1 (en) 1981-09-23 1981-09-23 Device for measuring small length and displacement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813342748A SU1010459A1 (en) 1981-09-23 1981-09-23 Device for measuring small length and displacement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1010459A1 true SU1010459A1 (en) 1983-04-07

Family

ID=20978521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813342748A SU1010459A1 (en) 1981-09-23 1981-09-23 Device for measuring small length and displacement

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1010459A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР по за вке fe 2962292/28. ;ки. Н CIS 3/Ор, 1980 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0646767B1 (en) Interferometric distance measuring apparatus
EP0271188B1 (en) Laser doppler displacement measuring apparatus
EP0790484B1 (en) Horizontal position error correction mechanism for electronic level
US6859284B2 (en) Apparatus and method for determining wavelength from coarse and fine measurements
CN100549726C (en) Be used to measure the method and the measurement mechanism of absolute distance
WO1985004473A1 (en) Optical pressure sensing apparatus
EP0347215A2 (en) Proximity sensor
US5493395A (en) Wavelength variation measuring apparatus
US3542472A (en) Distance measuring apparatus
US4655597A (en) Micro-displacement measuring apparatus using a semiconductor laser
US5177566A (en) Interferometer with environment sensitive static etalon
US4674881A (en) Open loop thin film laser gyro
EP0168182B1 (en) Optical measurement apparatus
GB2315327A (en) Interferometric measurements
US4827317A (en) Time interval measuring device
US4806778A (en) Micro-displacement measuring apparatus using a semiconductor laser
SU1010459A1 (en) Device for measuring small length and displacement
SU1254290A1 (en) Device for measuring optical path-length difference
RU2113697C1 (en) Optical pressure gauge
Schede Interferometers for use as integral parts of machine tools
SU1362923A1 (en) Two-frequency interferometer system for measuring linear displacements
SU1142731A1 (en) Measuring system having three-mirror laser-interferometer
SU1196684A1 (en) Quantum interferometric displacement meter
SU1437680A1 (en) Interference device for monitoring angular position of object
JPS6428503A (en) Length measuring device