SU1415065A1 - Измеритель перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных перемещений . Цель изобр1етеии  - повьшение точности - достигаетс  за счет снижени  погрешностей определени  дробной части интерференционной полосы и длины волны лазера путем использовани  резкой зависимости частоты излучени  лазера от величины перемещени  зеркала резонатора. Измерени  осуществл ютс  путем подсчета целого числа интерференционных полос интерферометра , образованного лазером 1 и отражател ми 4 и 5, и дробной части полосы, котора  определ етс  по изменению частоты излучени  дополнительного лазера, одно из зеркал которого кинематически св зано с отражателем 5. При вычислении дробной части полосы также измер етс  длина волны   лазера 1. Вычислительный блок 9 осуществл ет коррекцию показаний интерферометра с учетом изменени  . I ил. (/

Description

/О

/#

16 fS

4: СЛ

г. / г. в

g « К

Од СЛ

Изобретение относитс  к измери - т ельной технике и может быть ислоль- овано дл  измерени  линейных переме .

Цель изобретени  - повьшение точ- ости-за счет снижени  погрешностей Определени  дробной части интерферен- ионной. полосы и длины волны лазера ijiyTew использовани  резкой зависи ости частоты излучени  лазера от еличины перемещени  зеркала резона- ора,

Иа чертеже представлена блок-схе- устройства.

Устройство содержит стабилизированный лазер 1 (ЛТ.), первый дополнительный светоделитель 2, светоделитель 3, измерительный отражатель 4, 1)еферентный отражатель 5, фотоприем- пик 6, усилитель 7, счетчик 8 импульсов , вычислительный блок 9, индикаторный блок 10, дополнительный лазер .ЛИ), образованнь1Й активным элементом 11 и зеркалами 12 и 13, одно из coTojpbix жестко крепитс  к референтному отражателю 5, поворотное зеркало 14, второй дополнительный светоде- титель 15, дополнительный фотоприем- ик 16, усилитель 17, частотомер 18 JH пьезокорректор 19. I Устройство работает следующим бразомо

Излучение стабилизированного ла- рера 1 (Л1) делитс  первым дополни- ельным светоделителем 2 на основной вспомогательный лучи, распростран - ощиес  в направлении светоделител  3 и второго дополнительного светоделител  15 соответственно. Основной луч делитс  светоделителем 3 на референтный луч, распростран ющийс  к референтному отражателю 5, и измерительный луч, распростран ющийс  в направлении измерительного отражател  4, перемещение которого измер етс . Отразившись , они соедин ютс  в светоделителе 3. В плоскости фотоприемни- ка 6 происходит их интерференци . Последовательно соединенные фотоприемник 6, усилитель 7, счетчик 8 импульсов подсчитывают целое число интерференционных полос (N) число которых подаетс  в вычислительный блок 9, куда предварительно заноситс  информаци  о длине волны излучени  в вакууме стабилизированного лазера 1 ( XjoK Р подаче из индикаторного блока 10 сигнала Начало измерени 

5

вычислительный блок 9 считьшает значение со счетчика 8 импульсов и подает с управл ющего выхода злектри- 5 ческий сигнал на пьезокорректор 19. В результате с помощью пьезокоррек- тора измен етс  длина референтного плеча до момента времени-, при котором измен ютс  значени  на счетчике

0 В импульсов. В этот момент времени вычислительный блок прекращает подачу сигнала на пьезокорректор. Таким образом, длина референтного плеча такова, что на основной фотоприемник

5 попадает максимум интерференционной полосы, образованной референтным и измерительным лучами. В этом положении референтного отражател  измер етс  длина резонатора лазера (ЛИ) и.

0 его частота излучени  Частота излучени  дополнительного лазера Л11,оптйчески св занного с основным стабилизированным лазером 1 (Л1) приi помощи поворотного зеркала 14 и двух дополнительных светоделителей 2 и 15, по окончании подачи сигнала с управл ющего выхода вычислительного блока на пьезокорр ектор сравни- с частотой излучени  лазера 1 (Л1) . Сравнение производитс  методом

оптического гетеродинировани  с по- . мощью дополнительного фотоприемника 16, усилител  17 и частотомера 18. Значение частоты излучени  дополни- 5 тельного лазера ( заноситс  в

вычислительный блок. Оно потребуетс  при вычислении дробной части интерференционной полосы. Далее вычислительный блок сбрасывает показани  0 счетчика 8 импульсов и подает на , индикаторный блок 10 сигнал готов- . кости к измерению (процесс обнулени ). После этого происходит перемещение измерительного отражател  4 5 из точки А в точку В, при этом

последовательно соединенные фотопри- емник 6, усилитель 7 и счетчик 8 импульсов подсчитывают целое число интерференционных полос. После окон- Q чани  перемещени  вычислительный блок выполн ет следующие действи ;

1 о Опрашивает состо ние счетчика 8 импульсов о Число, наход щеес  к этому моменту в счетчике импульсов 5 (N), есть целое число интерференционных полос, прошедших перед окном фог; топриемнйка при перемещении измерительного отражател  4 из точки А р точку В.

314-15065

2, Подсчитывает дробную чать ин- терференционной полосы. Дл  этого вычислительный блок, непрерывно след  за значением счетчика 8 импульсов, подает с управл ющего выхода электрический сигнал на пьезокорректор 19. По этому сигналу пьезокорректор увеличивает длину референтного плеча до момента изменени  значени  на счетчи- ю ке 8 импульсов, В момент изменени  значени  на счетчике импульсов вы- числительньд блок прекращает подачу управл ющего сигнала на пьезокорректор ,15

Таким о-бразом, изменением длины референтного плеча, достигаетс  попадание на основной фотоприемник максимума интерференционной полосы, образованной референтным и измеритель- 20 ным лучами. При таком перемещении референтного отражател  измен етс  частота излучени  дополнительного лазера (ЛИ). Как и в процессе обнулени , эта частота ( -J, ) определ етс  путем сравнени  с частотой лазера 1 (Л1) методом оптического гетероди- кировани . Перемещение внутри одной интерференционной полосы в вычислиподсчитываетс  в вычислительном ке по формуле

..„..-iL.

Перемещение отражател  4 из то ки А в точку В подсчитываетс  в в числительном блоке по формуле

, .

L - --N +

дъ-,

где N

- показани  счетчика

импульсов;

L из формул (1) и (2) с ответственно.

Это перемещение фиксируетс  индик торным блоком.

Устройство мо;жет быть реализов но на следующих элементах: осно стабилизированный лазер 1 (Л1) - гелий-неоновый лазер типа Станда светоделитель 3 с отра  ател м 25 4 и 5 из комплекта ИШ1-ЗОК; фотоп емники 6 и 16 - фотодиоды ФД-24К; усилители 7 и 17 - усилители тип УЗ-2Ч; частотомер 18 - частотомер 43-38; счетчик 8 импульсов - част

тельном блоке определ етс  по форму- 3-38, работающий в режиме

подсчитываетс  в вычислительном блоке по формуле

..„..-iL.

Перемещение отражател  4 из точки А в точку В подсчитываетс  в вычислительном блоке по формуле

.

- --N +

дъ-,

(3)

где N

8

- показани  счетчика

импульсов;

L из формул (1) и (2) соответственно .

Это перемещение фиксируетс  индикаторным блоком.

Устройство мо;жет быть реализовано на следующих элементах: основной стабилизированный лазер 1 (Л1) - гелий-неоновый лазер типа Стандарт светоделитель 3 с отра  ател ми 4 и 5 из комплекта ИШ1-ЗОК; фотоприемники 6 и 16 - фотодиоды ФД-24К; усилители 7 и 17 - усилители типа УЗ-2Ч; частотомер 18 - частотомер 43-38; счетчик 8 импульсов - часто

ле

uL где л /-О

L , ° „

-(,/- частоты излучени  дополнительного лазера ЛИ; LQ - длина резонатора дополнительного лазера ,, (Л)..

3, Определ ет длину волны излучени  лазера 1 (Л1), распростран ющегос  в воздухе. Дл  этого вычислительный блок, как и в п,2, оп ть подает сигнал на пьезокорректор, по которому происходит дальнейшее увеличение дпины референтного плеча до следующего срабатывани  счетчика 8 импульсов, В момент изменени  значени  счетчика 8 импульсов вычислительный блок прекращает подачу сигнала и частота излучени  дополнительного лазера (Л11)(2) определ етс  методом оптического гетеродинировани  по частоте излучени  лазера 1, Значение заноситс  в вычислительный блок, дли1й волны излучени  лазера 1 (Л1), распростран ющегос  в воздухе.

35

счета импульсов; активный элемент 11 - активный элемент ЛГН-105, зер- (1) кала 12 и 13 - зеркала от ЛГ-105; вычислительный блок 9 - микроЭВМ типа ДЗ-28; индикаторный блок 10 - из комплекта ИПЛ-ЗОК1,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Q Измеритель перемещений, содержащий лазер, оптически св занные с ним светоделитель, референтный и измерительный отражатели и последовательно соединенные фотоприемник, счет g чик импульсов, вычислительный и индикаторный блоки, отличаю-г щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности измерений, он снабжен дополнительным лазером, двум  допо;г

   50 нительными- светоделител ми первым и вторым, дополнительным фртоприемни ком, частотомером и пьезокорректором, установленным на референтном отражателе и кинематически св занным с

   55 дополнительным лазером, выход лазера оптически св зан через первый и второй дополнительные светоделители с дополнительным фотоприемником, вы ход дополнительного лазера оптически

   514150656

   св зан через второй дополнительный мера подключен к второму входу вьг- светоделитель с дополнительным фото- числительного блока, управл ющий вы- приемником, выход которого соединен ход которого подключен к пьезокоррек- с входом частотомера, выход частото- с тору