SU1275322A1 - Phase measuring device - Google Patents
Phase measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- SU1275322A1 SU1275322A1 SU853907045A SU3907045A SU1275322A1 SU 1275322 A1 SU1275322 A1 SU 1275322A1 SU 853907045 A SU853907045 A SU 853907045A SU 3907045 A SU3907045 A SU 3907045A SU 1275322 A1 SU1275322 A1 SU 1275322A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- optical
- beam splitter
- mirror
- optically coupled
- phase
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Phase Differences (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к технике фазовых измерений и может быть использовано дл измерени относительных фазовых сдвигов двух процессов и дл получени двух сигналов, сдвинутых один относительно другого по фазе на заданную величину. Целью изобретени вл етс расширение функциональньЬс возможностей устройства.The invention relates to a technique of phase measurements and can be used to measure the relative phase shifts of two processes and to obtain two signals that are shifted from one another in phase by a predetermined value. The aim of the invention is to expand the functionality of the device.
Description
ьо yo
СПSP
00 кэ00 ka
N3.N3.
12 Дл достижени поставленной цели в устройство введены источники 1 3 модулированного оптического сигнала, взаимно ортогональные пол ризаторы : 7 и 8, оптический клин 17, линейньй пол ризатор 13, фотоприемник 6,нульорган 16. Кроме того, устройство содержит светоделители 18-24, затворы 31-34, зеркала 25-30, источник 14 когерентного света, индикатор 15 перемещений , призмы 9-12, фотоприемники 4 и 5, двустороннее зеркало 35. Зна112 To achieve this goal, 1 1 3 modulated optical signal sources are introduced, mutually orthogonal polarizers: 7 and 8, optical wedge 17, linear polarizer 13, photodetector 6, null organ 16. In addition, the device contains beam splitters 18-24, gates 31-34, mirrors 25-30, coherent light source 14, 15 displacement indicator, prisms 9-12, photodetectors 4 and 5, double-sided mirror 35. Sign1
Изобретение относитс к технике фазовых измерений и может использоватьс дл измерени относительных фазовых сдвигов двух процессов и дл получени двух сигнапов,сдвинутых один относительно другого по .фазе на заданную величину.The invention relates to a technique of phase measurements and can be used to measure the relative phase shifts of two processes and to obtain two sigils shifted relative to each other in phase by a predetermined value.
Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей фазометрического устройства за счет его использовани как в качестве калибратора фазы, так и в качестве измерител фазового сдвига, а также обеспечение самопроверки устройства без привлечени внешних контрольных средств.The aim of the invention is to enhance the functionality of the phase meter device by using it both as a phase calibrator and as a phase shift meter, as well as providing a self-test device without external monitoring means.
На чертеже изображена схема фазометрического устройства.The drawing shows a diagram of the phase meter device.
Фазометрическое устройство содержит три источника 1 - 3 модулированного оптического сигнала (ИМОС) (преобразователи 1 - 3 электрического напр жени в световой поток), фотоприемники 4-6, 93ИМНО ортогональные циркул рнь:е пол ризаторы 7 и 8, первую (подвижную) призму 9 и вторую (неподвижную) призму 10 переменной оптической задержки, третью 11 и четвертую 12 призмы, линейный пол ризатор 13, источник 14 когерентного света, индикатор 15 перемещений , например счетчик интерференционных полос, нуль-орган 16, оптический клин 17, светоделители 18 - 24, зеркала 25 - 30, затворы 31 - 34 и двустороннее зеркало 35.The phasometric device contains three sources 1–3 of a modulated optical signal (IMOS) (converters 1–3 electrical voltages per luminous flux), photodetectors 4–6, 93 IMMNO orthogonal circulators: polarizers 7 and 8, first (moving) prism 9 and a second (fixed) prism 10 of variable optical delay, a third 11 and a fourth 12 prism, a linear polarizer 13, a source of coherent light 14, a displacement indicator 15, for example, an interference band counter, a zero-body 16, an optical wedge 17, beam splitters 18 - 24 mirrors 25 - 30, shutters 31 - 34 and double-sided mirror 35.
Указанные элементы образуют два оптических канала, оптически св занные между собой двум оптическими трактами самопроверки, причем оптический канал опорного сигнала содержит оптически последовательно св занные п тый светоделитель 22,первьй циркул рный пол ризатор 7, оптический клин 17, первый светоделитель 18, первый затвор 31, второй светоделитель 19 и .первьй фотоприемник 4, выход которого вл етс первьм выходом устройства, оптический канал переменной фазы содержит пере менную оптическую задержку, содержа-, щую последовательно оптические св занные второй циркул рный пол ризатор 8, первую (подвижную) призму 9, вторую (непОдви:)кную) призму 10, второе зеркало 26 и третье зеркало 27, механически скрепленное с подвижнойThese elements form two optical channels, optically interconnected by two optical paths of the self-test, the optical channel of the reference signal containing optically connected fifth beam splitter 22, first circular polarizer 7, optical wedge 17, first beam splitter 18, first gate 31 the second beam splitter 19 and the first photodetector 4, the output of which is the first output of the device, the optical channel of the variable phase contains a variable optical delay containing, in series, opt tical connected second circular polarizer 8, the first (movable) prism 9, the second (indiscriminate) prism 10, the second mirror 26 and the third mirror 27 mechanically fixed to the movable
0 призмой 9 и с помощью которого переменна оптическа задержка оптически св зана с интерферометрическим измерителем перемещений, состо щим из источника 14 когерентного света, оптически св занного через шестой светоделитель 23 как с неподвижным четвертым зеркалом 28, так и с подвижным третьим зеркалом 27 и далее через шестой светоделитель 23 с инди0 катором 15 перемещений. Переменна оптическа задержка в канале переменной фазы оптически св зана через п тый светоделитель 22 с последовательно оптически св занными первым зер5 калом 25, третьим светоделителем 20, вторым затвором 32, четвертым светоделителем 21 и вторым фотоприемником 5, выход которого вл етс вторым вькодом устройства. 2 чение фазового сдвига будет получено без систематической погрешности, обусловленной неидентичностью фотоприемников 4 и 5, что позвол ет точнее установить величину переменной оптической задержки., Стало возможным совместить в одном приборе как функции калибратора фазы, так и функции измерител фазы. При этом в обоих режимах работы прибора используютс одни и те же оптические каналы. 1 ил.0 by a prism 9 and by which the variable optical delay is optically coupled to an interferometric displacement meter, consisting of coherent light source 14, optically coupled through the sixth beam splitter 23 to the fixed fourth mirror 28, and to the movable third mirror 27 and further on sixth beam splitter 23 with indi cator 15 displacements. The variable optical delay in the variable phase channel is optically coupled through a fifth beam splitter 22, successively optically coupled to the first mirror 25, the third beam splitter 20, the second gate 32, the fourth beam splitter 21, and the second photoreceiver 5, the output of which is the second code of the device. Phase shift 2 will be obtained without a systematic error due to the nonidentity of the photodetectors 4 and 5, which makes it possible to more accurately determine the value of the variable optical delay. It became possible to combine in one device both the functions of the phase calibrator and the functions of the phase meter. In this case, in both modes of operation of the device, the same optical channels are used. 1 il.
Устройство содержит также первьй тракт самопроверки, содержащий оптически св занные с первым светоделителем 18 последовательно оптически св занные третий затвор 33, п тое зеркало 29, третью призму 11 и двустороннее зеркало 35, оптически св занное первой стороной с четвертым светоделителем 21, вход щим в канал переменной фазы, и второй тракт само проверки, содержащий оптически св занный с третьим светоделителем 20 последовательно оптически св занные четвертый затвор 34, шестое зеркало 30, четвертую призму 12 и двустороннее зер кало 35, оптически св занное второй стороной с вторым светоделителем 19, вход щим в канал опорного сигнала,эталонный электрический сигнал подаетс на первый вход устройства, которым вл етс вход первого преобразовател 1 (ИМОС), который оптически св зан с обоими оптическими каналами через седьмой 24 и п тый 22 светоделители . Два электрических входных сигнала при фазовых измерени х подаютс на второй и третий входы устройства , которые вл ютс соответственно входами второго и третьего преобразователей 2 и 3 (ИМОС) и оптически св заны соответственно с вторым 19 и четвертым 21 светоделител ми, В этом случае оптическа св зь в каналах имеет обратное направление исветовые потоки из обоих оптических каналов суммируютс на выходе п того светоделител 22 и далее оптически св заны через седьмой светоделитель 24 с последовательно оптически св занными линейным пол ризатором 13, третьим фотоприемником 6 и нульорганом 16,The device also contains a first self-checking path, containing optically coupled with the first beam splitter 18, optically connected third shutter 33, a fifth mirror 29, a third prism 11, and a double-sided mirror 35 optically connected with the fourth beam splitter 21 and entering the channel a variable phase, and a second self-checking path, containing optically coupled to the third beam splitter 20, the optically coupled fourth gate 34, the sixth mirror 30, the fourth prism 12 and the double-sided mirror 35, optically The second side connected to the second beam splitter 19, which is connected to the channel of the reference signal, sends the reference electric signal to the first input of the device, which is the input of the first converter 1 (IMOS), which is optically connected to both optical channels through the seventh 24 and n 22 light beam splitters. Two electrical input signals during phase measurements are supplied to the second and third inputs of the device, which are respectively the inputs of the second and third converters 2 and 3 (IMOS) and are optically connected to the second 19 and fourth 21 beam splitters, respectively. b in the channels has a reverse direction, the light fluxes from both optical channels are summed at the output of the fifth beam splitter 22 and further optically connected through the seventh beam splitter 24 to successively optically coupled linear fields izatorom 13, the third photodetector 6 and nulorganom 16
Устройство в режимах калибратора фазы, измерител фазы и в режимах самопроверки работает следующим образом ,The device in the modes of the phase calibrator, phase meter and self-test modes works as follows,
В режиме калибратора фазы затворы 33 и 34 закрыты, а затворы 31 и 32 открыты. На вход преобразовател 1 подаетс электрическое напр жение заданной частоты. На выходе преобразовател 1 по вл етс модулированный по интенсивности световой поток. На светоделителе 22 образуютс два потока - отраженный и проход щий. Отраженный .поток проходит через пол ризатор 8 и поступает в переменную оптическую задержкуIn the phase calibrator mode, the shutters 33 and 34 are closed, and the shutters 31 and 32 are open. An input voltage of a given frequency is applied to the input of the converter 1. At the output of converter 1, an intensity-modulated light flux appears. At the splitter 22, two streams are generated — reflected and passing. The reflected flow passes through the polarizer 8 and enters the variable optical delay.
(призмы 9 и 10 и зеркало 26),После прохождени через призмы 9 и 10 световой поток падает на зеркало 26, отразившись от которого, вновь постпает в призмы 10 и 9 и далее через пол ризатор 8 на светоделитель 22, проходит через него и, отразившис ь от зеркала 25, поступает далее через светоделители 20 и 21 и затвор I 32 на фотоприемник 5. Пр мой световой поток, прошедший через светоделитель 22, далее поступает через пол ризатор 7, клин 17, затвор 31 и светоделители 18 и 19 на фотоприемник 41 Таким образом,формируютс дв световых потока - опорный, поступающий на фотоприемник 4, и несущий сигнал со сдвинутой фазой, поступающий на фотоприемник 5, Изменение сдвига фазы осуществл етс перемещением подвижного элемента переменной оптической задержки (перемещением призмы 9 вдоль линии АВ). Величина перемещени учитываетс счетчиком 15 по сдвигу интерференционной картины , формируемой интерферометром Майкельсона. Вли ние на рабочие потоки элементов, не участвующих в рассматриваемом режиме, сводитс к ослаблению интенсивности, которое выравниваетс при настройке прибора с помощью клина 17,(prisms 9 and 10 and mirror 26), after passing through prisms 9 and 10, the luminous flux falls on mirror 26, reflecting from which, re-enters prisms 10 and 9 and then through polarizer 8 to beam splitter 22, passes through it and, reflecting from the mirror 25, goes further through the beam splitters 20 and 21 and the shutter I 32 to the photodetector 5. The forward light flux passed through the beam splitter 22, then goes through the polarizer 7, wedge 17, shutter 31 and beam splitters 18 and 19 to the photoreceiver 41 Thus, two light fluxes are formed — a reference, arriving at the photo The terminal 4, and the carrier signal with a shifted phase, fed to the photodetector 5. The phase shift is changed by moving the moving element of the variable optical delay (by moving the prism 9 along the line AB). The magnitude of the displacement is taken into account by the counter 15 based on the shift of the interference pattern produced by the Michelson interferometer. The effect on the workflows of elements that are not participating in the mode in question is reduced to a decrease in intensity, which is equalized when the device is adjusted using a wedge 17,
В режиме измерител фазового сдвига затворы 31 и 32 открыты, а затворы 33 и 34 закрыты. На преобразователи 2 и 3 электрического напр жени в световой поток подаютс напр жени , фазовый сдвиг между которыми необходимо измерить. Световой поток преобразовател 2, отразившись от делител 19, проходит через затВОР 31, светоделитель 18, клин 17, циркул рный пол ризатор 7, светоделитель 22 и попадает на светоделитель 24, Световой поток, пр мо про шедший через светоделитель 19, задержитс в конечном счете закрытым затвором 34,In the phase shift meter mode, the shutters 31 and 32 are open, and the shutters 33 and 34 are closed. Voltage transducers 2 and 3 are supplied to the luminous flux with voltages, the phase shift between which must be measured. The luminous flux of the transducer 2, reflected from the divider 19, passes through the shutter 31, the beam splitter 18, the wedge 17, the circular polarizer 7, the beam splitter 22 and hits the beam splitter 24, the luminous flux passing directly through the beam splitter 19 will eventually be delayed the closed shutter 34,
Световой поток преобразовател 3, отразившись от светоделител 21 (проход ща часть этого потока задерживаетс закрытым затвором 33), проходит через затвор 32, светоделитель 20, отражаетс от зеркала 25 и падает на светоделитель 22, Пройд через светоделитель 22,циркул рный пол ризатор 8 этот поток поступает в переменную оптическуюThe luminous flux of the transducer 3, reflected from the splitter 21 (the passing part of this flow is delayed by the closed shutter 33), passes through the shutter 32, the splitter 20, reflects from the mirror 25 and falls on the splitter 22, Pass through the splitter 22, the circular polarizer 8 this the stream enters the optical variable
задержку (призмы 9 и 10 и зеркало 26), Пройд через, оптическую задержку , световой поток вновь проходит через пол ризатор 8 и, отразившись от светоделител 22, падает на светоделитель 24.delay (prisms 9 and 10 and mirror 26), Passing through the optical delay, the luminous flux passes again through the polarizer 8 and, reflected from the beam splitter 22, falls on the beam splitter 24.
Таким образом в светоделителе 24 накладываютс два потока с ортогональной циркул рной пол ризацией. Измен величину переменной оптической задержки (призмы 9 и 10 и зеркало 26), можно добитьс равенства фаз .световых потоков, падающих на светоделитель 24. В этот момент эти потоки имеют равную интенсивность. Благо- 15 5. дар тому, что циркул рные-пол ризаторы 7 и 8 взаимно ортогональны в момент совпадени фаз сигналов, модулирующих указанные потоки, результирующий световой поток оказываетс линейно пол ризованным и задерживаетс линейным пол ризатором 13, если , он заранее ориентирован ортогонально к пол ризации результирующего потока. Благодар этому нуль-орган 16 отмечает минимальный ток в фотоприёмнике 6, Отметив с помощью интерференционного датчика величину перемещени подвижного элемента переменной оптической задержки,полу чаем значение введенного фазово4 о сдвига, компенсировавшего измер емую разность фаз. Прокалибровав счетчик интерференционных полос непосредственно в фазовых углах, можно получит искомый результат измерений. В режимах самопроверки осуществл етс контроль соответстви нулей переменной оптической задержки и нульоргана , а также контроль подвижного элемента оптической задержки. В режиме контрол соответстви нулей измерител перемещений оптичес кой задержки и нуль-органа 16 на пре образователи 2 и подают электричес кие колебани с одинаковой фазой. С помощью переменной оптической задержки получают нулевое показание нуль-органа 16 как в указанном режиме разности фаз. Величина ввeдeJ нoго переменной оптической задержкой фазового сдвига показывает величину систематической погрешности в режим измерени фазового сдвига. В режиме контрол положени подвижного элемента переменной оптичес кой задержки с помощью преобразоват л 1 формируетс модулированньй свеThus, two streams with orthogonal circular polarization are superimposed on the splitter 24. By changing the value of the variable optical delay (prisms 9 and 10 and mirror 26), it is possible to achieve the equality of the phases of the light fluxes incident on the beam splitter 24. At this moment these streams have equal intensity. Due to the fact that circular polarizers 7 and 8 are mutually orthogonal at the time of coincidence of the phases of the signals modulating these streams, the resulting luminous flux is linearly polarized and delayed by a linear polarizer 13 if it is oriented in advance orthogonal to polarization of the resulting stream. Due to this, the zero-body 16 marks the minimum current in the photodetector 6, noting with the help of an interference sensor the amount of movement of the moving element of the variable optical delay, we obtain the value of the introduced phase4 shift, which compensated for the measured phase difference. Calibrating the interference fringe counter directly in the phase angles, you can get the desired measurement result. In self-checking modes, the control of the correspondences of the zeros of the variable optical delay and the nullorgan, as well as the control of the moving element of the optical delay, is performed. In the mode of monitoring the correspondences of the zeros of the displacement meter of the optical delay and the zero body 16 to the transducers 2 and electric oscillations are supplied with the same phase. Using a variable optical delay, a null zero-body reading of 16 is obtained, as in the indicated phase difference mode. The magnitude of the input variable optical phase delay phase shift shows the magnitude of the systematic error in the phase shift measurement mode. In the mode of controlling the position of a moving element of a variable optical delay using a converter l 1, modulated light is generated.
товой поток, которьц) создает на фотоприемниках 4 и 5 опорный сигнал и сигнал со сдвинутой фазой. Производ тс два Измерени : первое - при открытых затворах 31 и 32 и закрытькс 33 -и 34, второе - при закрытых затворах 31 и 32 и открытых 33 и 34.The bulk flow that creates on the photodetectors 4 and 5 is a reference signal and a signal with a shifted phase. Two measurements are made: the first is when the valves 31 and 32 are open and the 33 and 34 are closed, the second is when the valves 31 and 32 are closed and 33 and 34 are open.
При первом измерении световой поток преобразовател 1 проходит через светоделитель 22, затвор 31 и попад ,ает на фотоприемник 4, а световой поток, отраженный светоделителем 22, проходит через переменную оптическую Задержку и попадает на фотоприемник . При втором измерении световой оток преобразовател 1 проходит чеез светоделитель 22, затвор 33,призу 11, отражаетс от зеркала 35-и светоделител 21, попада на фотоприемник 5, а. световой пг.ток, отраженный светоделителем 22 проходит через еременную оптическую задержку и, тразившись от светоделител 20,проодит через затвор 34, призму 12,отажаетс от зеркала 35 и светоделител попадает на фотоприемник 4. Пусть при первом измерении на выходе фотоприемника.4 зафиксировано некоторое значение ot., абсолютной фазы с погрешностью . , а на выхо-. де фотоприемника 5 - значение t:f. с погрешностью Д относительного фазового сдвига в первом измереНИИ получаем Ч ot, -Ы + Aoi, -ДЫ, Ч- +йЧ, где - интенсивное значение относительного фазового сдвига; л - систематическа погрешность. При втором измерении на вьгходе фотоприемника 4 фиксируетс абсолютна фаза с/. с погрешностью д ot, , а на выходе фотоприемника 5 - абсолютна фаза cs/ с погрешностью до . Дл относительного фазового сдвига во втором измерении получаем f о - , + йо... + а Ч . Составив полуразность полученных фаз находим искомое значение фазового сдвига + лЧ + Ч ЛЧ Таким образом значение фазового сдвига получают без систематическойIn the first measurement, the luminous flux of the transducer 1 passes through the beam splitter 22, the shutter 31 and hits the photoreceiver 4, and the light flux reflected by the beam splitter 22 passes through the variable optical delay and hits the photodetector. In the second measurement, the light output of the transducer 1 passes through a beam splitter 22, shutter 33, prize 11, is reflected from the mirror 35 and the beam splitter 21, hits the photodetector 5, a. the light beam reflected by the beam splitter 22 passes through an optical variable delay and, having broken from the beam splitter 20, passes through the shutter 34, the prism 12, retracts from the mirror 35 and the beam splitter hits the photodetector 4. Let the first measurement be at the photodetector output.4 the value of ot., the absolute phase with an error. , and at the exit. de photodetector 5 - the value of t: f. with an error D of the relative phase shift in the first measurement, we obtain ot, –Y + Aoi, –YY, H– + Ч, where is the intensive value of the relative phase shift; l - systematic error. In the second measurement, the absolute phase c is fixed at the input of the photodetector 4. with an error d ot,, and at the output of the photodetector 5 - the absolute phase cs / with an error up to. For the relative phase shift in the second dimension we get f o -, + yo ... + a ×. Composing the half-difference of the obtained phases, we find the desired value of the phase shift + LCh + HLP. Thus, the value of the phase shift is obtained without a systematic
погрешности, обусловленной неидентйчностью фотоприемников 4 и 5, что позвол ет точнее установить величину переменной оптической задержки.the error due to the non-randomness of the photodetectors 4 and 5, which makes it possible to more accurately determine the value of the variable optical delay.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853907045A SU1275322A1 (en) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | Phase measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853907045A SU1275322A1 (en) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | Phase measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1275322A1 true SU1275322A1 (en) | 1986-12-07 |
Family
ID=21181380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU853907045A SU1275322A1 (en) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | Phase measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1275322A1 (en) |
-
1985
- 1985-05-27 SU SU853907045A patent/SU1275322A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 420952, кл. G 01 И 25/04, 1973. Авторское свидетельство СССР № 879509, кл. G 01 R 27/32, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4859066A (en) | Linear and angular displacement measuring interferometer | |
US4702603A (en) | Optical phase decoder for interferometers | |
US4717250A (en) | Angle measuring interferometer | |
JP2697919B2 (en) | Signal interpolation circuit and displacement measuring device provided with the circuit | |
JPH02266224A (en) | Position measuring apparatus | |
US5067089A (en) | Device having signal interpolation circuit and displacement measuring apparatus comprising the device | |
US6462823B1 (en) | Wavelength meter adapted for averaging multiple measurements | |
JPS61219803A (en) | Apparatus for measuring physical quantity | |
US5067813A (en) | Optical apparatus for measuring displacement of an object | |
SU1275322A1 (en) | Phase measuring device | |
US5191391A (en) | High resolution plane mirror interferometer | |
US3612694A (en) | Arrangement for interferometric measurement of two lengths | |
JPH02115701A (en) | Laser interferometric length measuring meter | |
JPH07190712A (en) | Interferometer | |
JPH07239272A (en) | Optical wavelength meter | |
EP0461773A2 (en) | Linear pitch, and yaw displacement measuring interferometer | |
JPH04130220A (en) | Encoder | |
JP3374550B2 (en) | Optical wavelength meter | |
JPH02298804A (en) | Interferometer | |
SU712655A1 (en) | Phase shift calibrator | |
SU1083070A2 (en) | Interference device for measuring displacements | |
SU1416861A1 (en) | Interferometer for measuring linear displacements of objects | |
GB1375091A (en) | ||
JP2000018918A (en) | Laser interference apparatus for detecting moving quantity of movable body | |
JP2000356509A (en) | Length measuring instrument and length measurement correction device |