SU1435933A1 - Интерференционное устройство дл измерени рассто ни - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  рассто ни  до неподвижных объектов. Цель изобрете- ни  - расширение диапазона измерений. Это достигаетс  за счет искажени  эффективной рабочей частоты интерферометра . Принцип действи  устройства основан на интерференции частотно-мо- дулированньпс световых пучков, которые создаютс  путем модул ции лазера 1 пьезозлементом 2, имеющих разные начальные фазы, завис щие от рассто ни  до зеркала 5 (объектива). Устройство состоит из двух интерферометров, измерительные плечи которых различаютс  на посто нную величину, что позвол ет компенсировать изменение показател  преломлени  воздуха. Рассто ние определ етс  пи значени м частот, измеренных частотомерами 10 и 16. Сиг- налы на входы частотомеров поступают после частотной фильтрации узкополосными фильтрами 9 и 15. 1 ил. (Л

Description

и

f

tk

W

Oi

о

5

i Изобретение относитс  к измеритель- йой технике и может быть использовано дл  измерени  рассто ни  до неподвижных объектов.

Цель изобретени  - расширение диапазона измерений за счет снижени  эффективной рабочей частоты интерферометра путем использовани  двух час тотно-модулированных световых пуч- JQ ков, имеющих разные начальные фазы, которые определ ютс  положением объ- кта.

На чертеже показана функциональна  схема устройства.|5

Устройство содержит лазер 1, час тотный модул тор 2 излучени  лазера, генератор 3 электрических колебаний, светоделитель 4, первый интерферо метр, включающий в себ  зеркала 5 и 20 6 и светоделительный кубик 7, первый фотопреобразователь 8, узкополосный фильтр 9, вход которого соединен с выходом фотопреобразовател  8, и 1астотометр 10, вход которого соеди- 25 нен с выходом узкополосного фильтра |9, второй интерферометр, включающий В себ  зеркала 11 и 12 и светодели- )гельный кубик 13, второй фотопреобразователь 14, узкополосный фильтр 15, ЗО 9ХОД которого соединен с выходом фо- )гопреобразовател  14, частотомер 16, бход которого подключен к вьпсоду узко- цолосного фильтра 15.

Устройство работает следующим об- ,5 разом.

Излучение лазера 1 модулируетс  по частоте модул тором 2, на который поступает переменное напр жение от генератора 3 электрических колебаний, дд Измерение напр жени  на обкладках пьезоэлектрического модул тора 2 приводит к изменению его геометрических размеров (толщины), и за счет измене- ВИЯ длины резонатора лазера происхо- 45 дит смещение частоты его колебаний. Фотопреобразователь 8 первого интерферометра и фотопреобразователь 14 второго интерферометра регистрируют интерференционные картины.Из-за разности длин измерительных плеч интерферометров на посто нную величину 1 сигналы, снимаемые с выходов фотопреобразователей 8 и 14, будут различнь. С выходов фотопреобразователей 8 и 14 сигналы пос- -с тупают на узкополосные фильтры 9 и 15 соответственно. Выделенные измерительные сигналы поступают на частбто- меры 10 и 16, где измер ютс  их час

тоты, по значени м которых вычисл етс  рассто ние до отражател  5,  вл ющегос  основным. Рассто ние вычисл етс  по формуле

Ь.::.1.

1 arc8in n-F,/45 8

arc8in lrFt/4S 3

acrsin Fi/4J -arcsin TF,

(1)

где L0 и Lot. - длина опорных плеч

первого и второго ийтерферометров;

F, и F - частоты измерительных сигналов, измеренные частотомерами 10 и 16;

OV - девиаци  частоты излучени  лазера.

Принцип измерени  рассто ни  основан на следующем. Из-за разных длин опорного и измерительного плеч интерферометра интерферирующие световые пучки, имеющие частотную модул цию, обладают разными начальными фазами, и в результате интерференции этих световых пучков интенсивность результирующего пучка также промодулирована по частоте, причем спектр интенсивности результи13ующего светового пучка зависит от разности длин опорного и измерительного плеч интерферометра.

Частоты интерферирующих световых пучков записьгоаютс 

)

)-, -t-Ncosfot +tp, ); а )о +B-)cos(Qt +Q 2 ), где 0 - частота несущей светового излучени  j

- частота модул ции, ( С|, иср - начальные фазы, завис щие от соотношени  длин опорного и измерительного плеч интерферометра и определ емые выражени ми

,л - y/f-f li2L. ttt - J ::f . cp, 2 irf Ч г- 2lit ,

с . L

ui

o

- скорость света в воздухе;

-длина измерительного плеча интерферометра;

-длина опорного плеча интерферометра .

31435933.

Сигнал на выходе фотопреобразова- получим выражение (1) дл  14 м ёр емо- тел  описываетс  выражениемго рассто ни .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   (k,-k,)-2 tj ()-i- 0, )dtj s(2) Интерференционное устройство дл 

   измерени  рассто ни , содержащее опгде IP - посто нна  составл юща  сиг- тически св занные лазер, светодели- нала;тель, первый и второй интерферомет1 - амплитуда сигнала; Q ры, оптические длины измерительных X - координата, в направлении |Плеч которых отличаютс  на посто нную которой регистрируетс  и - величину, каждый из которых состоит терференци ;из светоделителького кубика и двух

   k и k, - волновые числа интерфериру зеркал, первьй и второй фотопреобра- ющих световых пучков. g зователи, установленные на выходах

   соответствующих интерферометров, о Спектр сигнала, описываемого выра- личающеес  тем, что, с ;жейием (2), состоит из несущей с час- целью увеличени  диапазона измерений, тотойоно снабжено, частотным модул тором

   , л J .у .20 излучени  лазера, генератором злек- F, -;:- ainCZITf- -r--) (3) трических колебаний и двум  электронными схемами, кажда  из которых

   и боковых составл ющих с частотами, состоит из последовательно соединен- райными сумме и разности несущей час- ных узкополосного фильтра и частото- то.ты F и частот, равных 2nQ, где 25 мера, входы электронных схем соедине- ,2,,.. . Частота несущей выдел ет- ны с выходами соответствующих фото- с  уэкополоснь1м фильтром 6 и измер - преобразователей, выход генератора етс  частотомером 7. Аналогично рабо- электрических колебаний соединен с 1тает второй интерферометр. Записав вы- входом частотного модул тора излуче- выражение дл  частоты F аналогично ЗО и  лазера,, который кинематически (3) и решив совместно эти уравнени , jсв зан с лазером.