SU1013750A1

SU1013750A1 - Method and device for measuring interferention order

Info

Publication number: SU1013750A1
Application number: SU813309086A
Authority: SU
Inventors: Игорь Петрович Гуров; Виктор Данилович Свердличенко
Original assignee: Предприятие П/Я А-1742
Priority date: 1981-06-29
Filing date: 1981-06-29
Publication date: 1983-04-23

Abstract

1. Способ измерени пор дка интерференции , заключающийс в полученйи интерференционной картины при модулдции светового потока, получении информационных сигналов и определении пор дка интерференции по фазовому углу квадратурньрс составл ющих информационных сигналов, о т личающийс тем, что, с целью повышени точности, информационные сигналы получают, осуществл стробирование сигнала выделением трех мгновенных его значений при нулевом и четвертьволновых смещени х интерференционной картины, вычитают два последних мгновенных значени из значени при нулевом смещении, а пор док интерференции g определ ют по полученным квадратур;йым раз кост м. (Л оо ч ел «(i-j-r -fJi-) «л1. A method of measuring the order of interference, which consists in obtaining an interference pattern in modulating the light flux, receiving information signals and determining the order of interference by the quadrature phase angle of the information signal components, which, in order to improve accuracy, information signals are obtained , having performed signal gating by extracting its three instantaneous values at zero and quarter-wave offsets of the interference pattern, subtracts the last two instantaneous value from the value at zero bias, as the order of interference g determined by the received quadrature;. yym bone-time (L h oo ate «(i-j-r -fJi-)« l

Description

2. Устройство дл измерени пор дка интерференции, содержащее оптический интерферометр с источником излучени и интерференционным модул тором , фотоэлектрический преобразователь , генератор мод слиругацего напр жени , первым выходом соединенный с интерференционным модул - тором оптического интерферометра и интерпол тор синус-косинусного сигнала, отличающеес тем, что, с целью, повышени точности , оно снабжено трем каналами формировани сигналов, каждый из которых выполнен в виде соединенных последовательно порогового элемента, .стробирующего ключа и блока запоминани мгновенных значений, и двум вычитающими блоками, вторые входы стробирующих ключей каналов формировани сигнёша соединены между собой и с выходом фотоэлектрического преобразовател , входы ключевых2. An apparatus for measuring the order of interference, comprising an optical interferometer with a radiation source and an interference modulator, a photoelectric converter, a slalion voltage mode generator, the first output connected to an interference modulator of an optical interferometer and a sine-cosine interpolator, distinguished by that, in order to increase the accuracy, it is equipped with three channels of signal generation, each of which is designed as a series-connected threshold element,. trobiruyuschego key storage unit and instantaneous values, and subtracts the two units, the second inputs of gate forming channels signosha keys are interconnected with the output of the photoelectric converter, the inputs of key

элементов каналов формировани сигналов соединены между собой и с вторым выходом генератора модулирующего напр жени , выходы блоков запоминани мгновенных значений каналов формировани сигналов соединены с соответствующими входами вычитающих блоков, выходы которых соединены с входами интерпол тора синус-косинусного сигнала .the elements of the signal shaping channels are interconnected and with the second output of the modulating voltage generator; the outputs of the instantaneous values memory blocks of the signal shaping channels are connected to the corresponding inputs of the subtractive blocks, whose outputs are connected to the interpolator inputs of the sine cosine signal.

1one

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл определени пор дка интерференции в прецизионных измерени х линейных величин.The invention relates to a measurement technique and can be used to determine the order of interference in precision measurements of linear quantities.

Известен способ измерени .пор дка интерференции, заключающийс в получении интерференционной картины при модул ции светового потока, получении информационных сигналов и определении пор дка интерференции по фазовому углу квадратурных соетавл ющих информационных сигналов ClA known method of measuring interference order is to obtain an interference pattern when modulating the light flux, receiving information signals and determining the order of interference by the phase angle of the quadrature matching information signals Cl

Недостатком способа вл етс недостаточна точность измерени пор дка интерференции, вызванна тем, что нестабильность посто нной составл ющей во времени воспринимаетс как часть полезного сигнала.The disadvantage of this method is the insufficient accuracy of the measurement of the order of interference, due to the fact that the instability of the constant component in time is perceived as part of the useful signal.

Известно устройство дл измерени пор дка интерференции, содержащее оптический интерферометр с источником излучени и интерференционным модул тором, фотоэлектрический преобразователь, генератор модулирующего напр жени , первым выходом соединенный с интерференционным модул тором оптического интерферомет ра и интерпол тор синус-косинусного сигнала.A device for measuring the order of interference is known, comprising an optical interferometer with a radiation source and an interference modulator, a photoelectric converter, a modulating voltage generator, the first output connected to an interference modulator of an optical interferometer and a sine-cosine interpolator.

, Устройство содержит также фильтры первой и второй гармоник, синхронные детекторы первой и второй гармоник и удвоитель частоты 2.The device also contains filters of the first and second harmonics, synchronous detectors of the first and second harmonics and frequency doubler 2.

Однако устройство имеет недостаточную точность измерени пор дка интерференции, обусловленную нелинейностью операции модул тора, осущевл емой с помощью модул тора, и инерционностью операций фильтрации в фильтрах и синхронного детектировани в детекторах. Одновременно с воникновением погрешности, обусловлен;ной нелинейностью модул ции, происходит снижение отношени сигнал-шум и возрастание уровн пульсаций демодулировани составл ющих сложной формы . Это вносит дополнительную погрешность измерений.However, the device has an insufficient accuracy of measuring the order of interference due to the nonlinearity of the modulator operation performed by the modulator and the inertia of filtering operations in filters and synchronous detection in the detectors. Simultaneously with the error observed, due to the modulation non-linearity, a decrease in the signal-to-noise ratio and an increase in the level of demodulation of pulsations of the components of a complex form occur. This introduces additional measurement uncertainty.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу информационые сигналы получают, осуществл стробирование сигнала, выделением трех мгновенных его значений при нулевом и четвертьволновых смещени х интерференционной картины, поочередно вычитают два последних мгновенных значени из значени при нулевом смещении, а пор док интерференции определ ют по полученнк .м квадратурным разност м.The goal is achieved in that according to the method, the information signals are obtained by gating the signal, extracting its three instantaneous values at zero and quarter-wave offset of the interference pattern, alternately subtracting the last two instantaneous values from the value at zero offset, and determining the interference degree by .m quadrature differences

Кроме того, устройство дл реализации способа снабжено трем каналами формировани сигнгшов, каждый из которых выполнен в виде соединенных последовательно порогового элемента, стробирующего ключа и блока запоминани мгновенных значений , и двум вычитающими блоками, вторые входы ключей каналов формировани сигналов соединены между собой и с выходом фотоэлектрического преобразовател , входы ключевых элементов каналов формировани сигналов соединены между собой и с вторым выходом генератора модулирующего напр жени , выходы блоков запоминани мгновенных значений каиа лов формировани сигналов соединены с соответствующими входами вы читсио111и блоков9 выходы которых соединены с входами интерпол тора сииус-косинусного сигнала. На чертеже представлена блок-схе-1 ма устройства дл осуществлени способа измерени пор дка интерференции Устройство состоит -ИЗ оптического интерферометра с источником 1 излучени и интерференционн лм модул тором 2, фотоэлектрического преобразовател 3, генератора 4 модулирующего напр жени , синус-косинусного интерпол тора 5, трех каналов формировани сигналов, каждый из которых содержит соединенные последовательно по(юговый элемент 6 или 7,8, стро Оирующий ключ 9 или 10,11 и блок 12 или 13,14 запоминани мгновенных значений, и двух вычитающих блоков 15 и 16, подключенных к выходам каналов фо1 ировани сигналов. Сущность способа заключаетс в сл дующем. Осуществл ют интерференционную- модул цию освеп;енности в интерферо .метре с помощью модул тора 2,.строби руют сигнал фотоэлектрического преобразовател 3 с помощью стробирующих ключей 9-11, осуществл ют запоет нание трех мгновенных значений освещенности в точке наблюдени в определ емое пороговыми элементами 7, 6 и 8 моменты нулевого и четвертьволновых смещений изображени интерференционной картины с помощью блоков 13,12 и 14 запоминани мгновенных значений, вычитают мгновенные значе-г ни на выходе блока 13 в вычитающих блоках 15 и 16, соответственно, а затем определ ют пор док интерференции по сигналам на выходе вычитающих блоков 15 и 16 с помощью интерпол тора 5.. Использу стробирование и запоминание мгновенных значений с последующим их вычитанием, можно осущест вить выборку трех мгновенных значений освещенности в точке наблюдени , получить синусную и косинусную квадратурные составл ющие освещенности и по их фазовому углу определить пор док интерференции. Таким образом, исключаетс вли ние нелинейности модул тора во всех промежуточных точках модул ции, что повышает точность измерени в статичес-. ком режиме. Точность измерений в динамическом режиме определ етс только частотой модул ции, обеспечиваетс близкое к двукратному првииение точности в статическом режиме и существенное повышение точности в динамическом режиме при значительно расширенной области скоростей переме щени измер емых объектов.In addition, the device for implementing the method is equipped with three channels for generating sign-ups, each of which is made in the form of a series-connected threshold element, a strobe key and an instantaneous value memory, and two subtraction blocks; the second inputs of the keys of the signal-generating channels are interconnected and the converter, the inputs of the key elements of the signal shaping channels are interconnected and with the second output of the modulating voltage generator, the outputs of the block in storing the instantaneous values of signals forming kaia fishing coupled to corresponding inputs you chitsio111i blokov9 whose outputs are connected to inputs of the interpolator siius cosine signal. The drawing shows a block diagram of a device for carrying out a method of measuring the order of interference. The device consists of an optical interferometer with a radiation source 1 and an interference modulator 2, a photoelectric converter 3, a modulating voltage generator 4, and a sine-cosine interpolator 5 , three channels of signal generation, each of which contains connected in series along the (south element 6 or 7.8, st. Holding key 9 or 10.11 and block 12 or 13.14 of storing instantaneous values, and two subtracting their blocks 15 and 16, connected to the outputs of the signal shaping channels. The essence of the method is as follows. Interference-modulation of the interference in the interferometer is carried out by means of the modulator 2, the signal of the photoelectric converter 3 is strobe using the gating signal keys 9-11, the three instantaneous values of the illumination at the observation point are recorded at the zero and quarter-wave displacements of the image of the interference pattern determined by the threshold elements 7, 6 and 8 using blocks 13.12 and 14 remembering instantaneous values, subtracting instantaneous values at the output of block 13 in subtractive blocks 15 and 16, respectively, and then determining the order of interference from the signals at the output of subtracting blocks 15 and 16 using an interpolator 5 .. Using gating and memorization of instantaneous values and their subsequent subtraction, one can sample three instantaneous values of illumination at the observation point, obtain the sine and cosine quadrature components of the illumination, and determine the order of interference by their phase angle . In this way, the effect of non-linearity of the modulator at all intermediate modulation points is eliminated, which improves the measurement accuracy in static. com mode. The accuracy of measurements in the dynamic mode is determined only by the modulation frequency, provides close to two-fold accuracy in the static mode and a significant increase in the accuracy in the dynamic mode with a significantly expanded region of displacement velocities of the measured objects.

Claims

METHOD FOR MEASURING THE ORDER OF INTERFERENCE AND A DEVICE FOR ITS OSA of the interference pattern when modulating the light flux, obtaining information signals and determining the order of interference from the phase angle of the quadrature components of the information signals, characterized in that, in order to improve accuracy, information signals. Receive, by gating the signal by extracting its three instantaneous values at zero and quarter-wave displacements of the interference pattern, the last two instantaneous values are subtracted Nia from the value at zero

SU,. „1013750

2. A device for measuring the order of interference, containing an optical interferometer with a radiation source and interference modulator, a photoelectric converter, a modulating voltage generator, the first output connected to an interference modulator of the optical interferometer and a sine-cosine signal interpolator, characterized in that, in order to improve accuracy , it is equipped with three channels for generating signals, each of which is made in the form of a threshold element connected in series, strobe the key and the Memorizing block of instantaneous values, and with two subtracting blocks, the second inputs of the gate keys of the signal conditioning channels are interconnected and with the output of the photoelectric converter, the inputs of the key elements of the signal forming channels are interconnected with the second output of the modulating voltage generator, the outputs of the memory blocks of instant the values of the channels for generating signals are connected to the corresponding inputs of the subtracting blocks, the outputs of which are connected to the inputs of the interpolator c-cosine signal.