SU1681169A1

SU1681169A1 - Устройство дл контрол формы поверхности

Info

Publication number: SU1681169A1
Application number: SU884487503A
Authority: SU
Inventors: Владимир Викторович Нестеров; Яков Васильевич Водолагин; Александр Юрьевич Хазан
Original assignee: Симферопольский государственный университет им.М.Ф.Фрунзе
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1991-09-30

Abstract

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике. Цель изобретени - повышение точности за счет снижени погрешности сканировани .Устройство состоит из лазерного интерферометра с внутренней фазовой модул цией с модул тором 6, схемы сканировани , выполненной в виде двух зеркальных гальванометров 8 и 9, фотоприемника 12 и фазового детектора 14, выход которого электрически св зан с модул тором 6. В процессе измерени за счет обратной св зи поддерживаетс -посто нна разность оптических длин опорного и измерительного плеч интерферометра. 1 ил.

Description

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля параметров форм и поверхности.

Цель изобретения повышение точно- 5 сти путем снижения погрешности сканирования поверхности.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство состоит из лазерного интер- 10 ферометра с внутренней фазовой модуляцией, выполненного в виде оптически связанных лазера 1, микрообъектива 2, светоделителя 3, объектива 4, зеркала 5 с модулятором 6 и объектива 7, предназначенного 15 для оптической связи с контролируемой по верхностью, оптически связанной с светоделителем 3 схемы сканирования, выполненной в виде двух оптически связанных зеркальных гальванометров 8 и 9 с ге- 20 нераторами 10 и 11, последовательно соединенных фотоприемника 12, оптически связанного со схемой сканирования, узко,полосного усилителя 13, фазового детектора 14 и усилителя 15 постоянного тока. 25 первый выход которого электрически связан с первым входом модулятором 6, генератора 16, выходы которого подключены к вторым входам модулятора 6 и детектора 14, и индикатора 17, электрически связан- 30 ного с вторым выходом усилителя 15.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от лазера 1 через микрообъектив 2 и светоделитель 3 проходит в объек- 35 тив 7 и падает на контролируемую поверхность 18, полностью освещая ее и образуя измерительное плечо интерферометра.

Вторая часть лазерного излучения со 40 светоделителя 3 через объектив 4 поступает на зеркало 5 и образует опорное плечо интерферометра. Зеркало 5 с модулятором 6 осуществляет внутреннюю фазовую моду'пяцию лазерного излучения с частотой мо- 45 дуляции порядка нескольких десятков килогерц и малой амплитудой колебания.

Опорный и рабочий волновые фронты объединяются, проходя вобратном порядке через светоделитель 3, и интерферируют 50 между собой, неся информацию о всей контролируемой поверхности. На модулятор 6 подается гармоническое напряжение от генератора 16. Электрический сигнал на выходе фотоприемника 12 имеет вид 55 (1) и =.UoCOS ~ρΔΐ__ο + ^·Χ где U_o - амплитуда электрического сигнала с фотоприемника 12;

λ - длина световой волны;

ΔLo - разность оптической длины в плечах интерферометра ;

Λ - период интерференционной картины в плоскости фотоприемника;

X - модуляционное перемещение интерференционной картины.

При гармоническом напряжении, подаваемом на модулятор 6, модуляционное перемещение имеет вид

X = X_O + X1 sin ωι, (2) где Х_о - начальное смещение интерференционной картины;

Xi - амплитуда модуляционного смещения интерференционной картины;

(ί) - модуляционная частота;

t - время.

Узкополосный усилитель 13 выделяет сигнал первой гармоники частоты ω генератора 16.

Из выражений (1) и (2) следует, что сигнал первой гармоники на выходе узкополосного усилителя 13 имеет вид

U1 — U sin Δ L_o + “д^- Хо I* * \ ⁽³⁾ * Jt ΡγΧι j ' sin α>ι t,

Л1(-д-Х1)^- функция Бесселя 1-го порядДля получения максимального сигнала где ка.

первой гармоники подбирают Хст-^ , при этом величина J (-γΧι) достигает своего максимального значения.

Сигнал с выхода узкополосного усилителя ТЗ и сигнал с генератора 16 поступают на вход фазового детектора 14, где выделяется разность их фаз.

Сигнал с выхода детектора 14 подается на модулятор 6 через усилитель 15 постоянного тока и может быть представлен в вид

Δυ-ΚΔΙ, (4) где Δυ - напряжение, поступающее на модулятор 6:

К - коэффициент пропорциональности, постоянный для данного модулятора:

ΔI - изменение оптической длины опорного плеча.

В результате наличия обратной связи зеркало 5 смещается, при этом интерферен ционный минимум все время находится на фотоприемнике 12.

При этом разность оптической длины в плечах интерферометра Δ L остается величиной постоянной:5

AL_O = L + Δ I - const.(5) где ΔΙ_- разность оптической длины в плечах интерферометра без введения обратной связи.10

В свою очередь, AL может быть представлена в виде ' AL = AU ± 0L(6) где ό L-изменение оптической длины измерительного плеча, которое зависит от формы контролируемой поверхности, высоты неровностей поверхности.

Из выражений (5) и (6) следует 20

0L-AL (7)

Индикатор 17 показывает величину раз- 25 кости оптической длины ΔΓ в плечах интерферометра, а следовательно, и величину изменения оптической длины измерительного плеча д L в соответствии с формулой (4), значение которого соответствует высоте · профиля контролируемой поверхности. Сканирование интерференционной картины осуществляется с помощью гальванометров 8 и 9 с генераторами 10 и 11.

Claims

Формула изобретения

Устройство для контроля формы поверхности, содержащее лазерный интерферометр с внутренней фазовой модуляцией, опорный генератор, выход которого подключен к входу модулятора интерферометра, последовательно соединенные фотоприемнйк, оптически связанный с интерферометром, и узкополосный усилитель и индикатор, отличающееся тем, что. с целью повышения точности, оно снабжено · схемой сканирования, выполненной в виде двух оптически связанных зеркальных гальванометров с генераторами и установленной между интерферометром и фотоприемником, и фазовым детектором, входы которого подключены к выходам узкополосного усилителя и опорного генератора соответственно, выход электрически связан с модулятором интерферометра, а вход индикатора электрически связан с выходом фазового детектора.

Редактор А. Огар Составитель М. Кузнецов Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун

Заказ 3306 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101