SU1518667A1 - Устройство дл измерени перемещени объекта - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных перемещений по интерференционно-муаровым полосам. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и чувствительности измерений за счет уменьшени  цены интерференционной полосы. Дл  этого устройство снабжено двум  парами призм, расположенных так, что дифрагированные пучки после отражени  от них распростран ютс  вдоль направлени  смещени  меры, а отражатели выполнены с возможностью перемещени  и жестко закреплены на концах меры. Такое расположение элементов обеспечивает получение интерференционно-муаровых полос с регулируемой ценой полосы. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам первичных преобразо - вателей на дифракционных решетках в качестве мер, использующих муаровые или интерференционные полосы ..дл  отсчета линейных перемещений.

Цель изобретени  - повьппение точности и чувствительности измерени  величины перемещени  объекта за счет уменьшени  цены интерференционной полосы оптическими средствами.

На чертеже представлена схема устройства дл  измерени  перемещени  объекта,

Устройство содержит меру 1, пред-т. назначенную дл  св зи с объектом, установленные по одну сторону меры 1 последон.чтельно и св занные оптичес- ко л св зью с мерой 1 лазер 2, коллиматор 3,  ерклльн то призму 4, свето- делитр.1и)Ньп 1 кубик 5 и два фотоприемника 6 и 7, размещенные по другую сторону меры 1 оптически св занные элементы: в первом плече - пара призм 8 и 9 перед фазовой пластиной 10 и отражателем 11, жестко св занным с мерой 1 и установленным на ее краю; во втором плече - друга  пара призм 12 и 13 перед последовательно размещенными второй фазовой пластиной 14 и отражателем 15, также жестко св занным с мерой 1 и установленным на другом ее конце.

Устройство работает .cлeдyюпц м образом .

Мера 1 освещаетс  монохроматическим пучком от лазера 2, сформированного коллиматором 3 и отраженного от грани зеркальной призмы 4. Пучок L дифрагирует с образованием максиму-. мов р-го и q-ro пор дков дифракции L. и L , формирующих соответственно первую и вторую ветви устронстн .

СП

00

о

05

в первой ветви пучок L последова-г тельно проходит призму 8,-фазовую пластину 10, отражатель 11, примем после призмы 8 пучок распростран етс  параллельно направлению рабочего смещени  меры. Далее пучок L воз- вращае- с  отражателем 1 в обратном направлении, проходит фазовую пластину 10, призму 9,и освещает меру на Соседнем участке.

Во гторой ветви пучок L, пройд  последовательно призму 12, фазовую пластину 14, отражатель 15, вновь фазовую пластину 14, призму 13, также освещает меру на то же участке, что и пучок L.

При движении меры 1 нормально своим штрихом движутс  также и отражатели 11 и 15. Причем, если в одной ветви оптическа  длина хода луча, например L,, увеличиваетс  .,, то в другой 1.:2 уменьшаетс  на такую же величину /JLj, но с обратным знаком. Суммарное приращение разности хода пучков L , и L ,j в точке сложени  равМО

,(-AL2)2dL,2dL,. Суммарный пучск, отразившись от грани зеркальной призмы 4, падает на светоделительный кубик 5 и далее на фотоприемники 6 и 7 Цена ЕО интерференционно-муаровой полосы рассчитываетс  по формуле

i- )+ fj

пример, пучок L

10

15

20

25

падает под углом, равным углу дифракции вгопого по|)йдг ка, т,е„ 2, а пучок L - под углом, равным углу дифракции третьего пор дка , т,е. (знаки учитывают различные направлени  падени  пучков на меру). Тогда при их взаимодействии с мерой на втором участке образуетс  повторна  дифракци , а вы- деленные пор дки LliL интерферируют друг с другом. При этом цена интерференционной полосы находитс  из выражени 

г - 2ТрЧ

т.е. на пор док меньше, чек шаг ш меры .

Следовательно, мен   углы падени  пучков L и L и устанавлива  их в заданной комбинации, можно легко переналаживать схему и добиватьс  нужной цены интерференционно-муа 7овой полосы.

eiCt.Формула изобретени 

Устройство дл  измерени  перемещени  объекта, содержащее источник ко- геркнтиого изл, чeни , расположенные 30 по ходу изл. коллиматор, зеркальную призму, меру, предназначаемую дл  креплени  на объекте, расположенные за мерой по направлению однопо- р дковых дифракционных максимумов 35 первую фазовую пластинку и первый

отражатель и вторую фазовую пластин- где , ы/2т - цена интерференционной у второй отражатель, расположенньй полосы при смещении только одной решетки;

j ff/Z - цена интерференцион- ,Q пучков первый и второй фотоприемни- ной полосы при смещении ки, отличающеес  тем, только одного из отража цепью повышени  точности и ..

чувствительности измере ни , оно снабг жено четырьм  призмами, установленны- 45 ми попарно в направлении однопор д (JJ - шаг меры;ковых дифракционных максимумов между

мерой и фазовыми пластинками и оптически с ними св занными и ориентиро- пор дки выдел емых макси- .1,анными так, что угол отклонени 

. МУМОВ дифракции,CQ

в общем углы падени  пучков

L .j на меру могут быть отличны друг от друга и от начальных углов

Б выходном пучке делительный кубик и расположенные в каждом из разделенных

телей при неподвижном втором и неподвижной мере; шаг меры;

т |q-p|, .t2,

q tl f ,

L, и Li xj

призм составл ет величину (90 - о(), где SJ. - угол распространени  выдел емых дифракционных максимумов, а отражатели выполнены с возможностью перемещени , установлены на концах меры и жестко с ней св заны.

дифракции, под которыми они дифрагируют на первом участке меры 1, На- 518667

пример, пучок L

10

15

20

25

падает под углом, равным углу дифракции вгопого по|)йдг ка, т,е„ 2, а пучок L - под углом, равным углу дифракции третьего пор дка , т,е. (знаки учитывают различные направлени  падени  пучков на меру). Тогда при их взаимодействии с мерой на втором участке образуетс  повторна  дифракци , а вы- деленные пор дки LliL интерферируют друг с другом. При этом цена интерференционной полосы находитс  из выражени 

г - 2ТрЧ

т.е. на пор док меньше, чек шаг ш меры .

Следовательно, мен   углы падени  пучков L и L и устанавлива  их в заданной комбинации, можно легко переналаживать схему и добиватьс  нужной цены интерференционно-муа 7овой полосы.

отражатель и вторую фазовую пластин- у второй отражатель, расположенньй

пучков первый и второй фотоприемни- ки, отличающеес  тем, цепью повышени  точности и ..

Б выходном пучке делительный кубик и расположенные в каждом из разделенных

призм составл ет величину (90 - о(), где SJ. - угол распространени  выдел емых дифракционных максимумов, а отражатели выполнены с возможностью перемещени , установлены на концах меры и жестко с ней св заны.

Ч /, „ /v/V

/У

Составитель В.Бахтин Редактор ИоКасарда Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишннец

Заказ 6596/45

Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

iK,,....««.«.v -, и |Ш-П1 -| Г- Ж - гт - - --TJ- I- - i..«-- - - - - -Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное

Claims (1)

1. Формула изобретения Устройство для измерения перемещения объекта, содержащее источник когерентного излучения, расположенные по ходу излучения коллиматор, зеркальную призму, меру, предназначаемую для крепления на объекте, расположенные за мерой по направлению однопорядковых дифракционных максимумов первую фазовую пластинку и первый отражатель и вторую фазовую пластинку и второй отражатель, расположенный в выходном пучке делительный кубик и расположенные в каждом из разделенных пучков первый и второй фотоприемники, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и ., чувствительности измерения, оно снабт жено четырьмя призмами, установленными попарно в направлении однопорядковых дифракционных максимумов между мерой й фазовыми пластинками и оптически с ними связанными и ориентированными так, что угол отклонения призм составляет величину (90 - В), где d “ угол распространения выделяемых дифракционных максимумов, а отражатели выполнены с возможностью перемещения, установлены на концах меры и жестко с ней связаны.