SU1278576A1 - Интерференционный способ измерени перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  геодезических интерференционных измерений рассто ни . Цель изобретени  - повышение достоверности результатов измерени  за счет совмеш.ени  чувствительной плоскости приемного блока с объектом. Дл  этого поток излучени  выполн ют в виде нескольких световых пучков, формируют интерференционную картину в -зоне нахождени  объекта путем изменени  фаз световых пучков до получени  минимального значени  амплитуды пространственной гармоники , а контролируемый параметр определ ют по значени м разностей фаз световых пучков . 2 ил.

Description

t

00 СП

О5

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может быть использовано дл  геодезических интерференционных измерений рассто ни , а также в станкостроении дл  контрол  положени  подвижных органов в стенках с ЧПУ.

Цель изобретени  - повышение достоверности результатов измерени  за счет совмещени  чувствительной плоскости приемного блока с объектом.

На фиг. 1 приведена схема устройства дл  реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - график распределени  амплитуды интерференционной картины в направлении распространени  света.

Устройство содержит источник 1 света, формирующий световой поток 2 и последовательно расположенные по ходу распространени  света светоделитель 3, образующий набор отделенных один от другого пучков, блок 4 компенсаторов фазы, перестраиваемых блоком 4, формирователь 6, формирующий набор световых пучков с заданной угловой ориентацией один относительно другого , фотоприемный блок 7 и блок 8 регистрации и индикации, один из входов которого св зан с выходом блока 4.

В качестве примера рассматривают интерференцию трех плоских световых пучков, один из которых - центральный - распрострап етс  вдоль направлени  измерени , а два других - боковых - составл ют углы ±а соответственно.

Интерференци  центрального пучка с каждым из боковых приводит к созданию в плоскости , перпендикул рной направлению измерени , синусоидальных полос с пространственным шагом Л, гд,е Л опрелел етс 

из соотношени Л ;. (X - длина световой волны). Полосы, образованные интерференцией боковых пучков между собой, имеют в два раза меньший пространственный период (Л/2), могут быть легко отфильтрованы и в дальнейшем анализе не рассматриваютс . Если направить ось Z по направлению перемещени , а ось X так, что направлени  распространени  боковых пучков лежат в плоскости XoZ, то интенсивность интерференционных полос описываетс  выражени ми

J, (X, Z) 2Е„ Eicos if (Х+ 2tgf +

+ф|-фо ;(1)

l2(X, )2EoE, ( ) +

+ ф|,

(2)

где ЕО, Е|, , фо, ф|, Ф--1 - амплитуды и начальные фазы центрального и боковых световых пучков соответственно.

Положив дл  простоты ЕО Е| и АФ фо- ф| фо- ф1 получают выражение дл  суммарной интенсивности

1(Х7) 1,(Х, Z)+I,(X, Z) УЕ5со5(х)х ЛУ).(3)

Из формулы (3) следует, что амплитуда интенсивности интерференционной картины

периодически измен етс  с изменением Z, а положение экстремальных точек { с нулевым значением I (X, Z) однозначно определ етс  при фиксированном значении а разностью фаз А.ф между пучками. Из выражени  (3) получают выражение дл  Z, определ ющего положение ближайшей к формирователю 6 экстремальной точки:

2 7tg - ЛУ - А о J о .

20 откуда

7- ( АФ+  /2)Л J. , ,

(4) (ЛФ+

Из формулы (4) следует, что значение Z пропорционально измер емой разности фаз Л ф.

Использование большего, чем три числа пучков в наборе позвол ет получить более резко выраженные экстремальные точки. Зависимость амплитуды интенсивности I (X, Z) от Z при фиксированном значении оС(фиг. 2) изображена дл  двух значений: крива  I соответствует Дф О, крива  II-Af - . 2

Дл  перемещени  оптической неоднородности на величину Z - требуетс  изменение разности фаз пучков на значение ДФ л.

Таким образом, изобретение дает возможность осуществл ть абсолютные измерени  в диапазоне от Zi О до Zo -4-, что

У

повышает достоверность результатов.

Дл  измерени  перемещений больщих

Л

необходимо дополнительно фиксировать

число N экстремальных значений сигнала, возникающих при перемещении подвижного органа, а значение Z определ ть в соответствии с выражением

.2лZ N4 + K(Лф+4)

Л

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Интерференционный способ измерени  перемещений заключащийс  в то.м, что формируют поток оптического излучени , направл ют его на объект, формируют иптерференционную картину и определ ют контролируемый параметр, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности результатов измерени  за счет освещени  чувствительной плоскости приемного блока с объектом, поток излучени  выполн ют в виде нескольких световых пучков, формируют интерференционную картину в зоне нахождени  объекта путем изменени  фаз световых пучков до получени  минимального значени  амплитуды пространственной гармоники, а контролируемый параметр определ ют по значени м разностей фаз световых пучков.