SU1714346A1 - Интерференционное устройство дл измерени линейных перемещений - Google Patents

Abstract

'Изобретение относитс  к измерительной технике, предназначено дл  измерени  параметров линейных перемещений и может быть использовано дл  измерени : перемещений и отклонений от пр молинейности направл ющих станков и машин. Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности к линейным поперечным смещени м и производительности измерений. Устройство содержит отночастотный лазер, установленные по ходу излучени  и оптически св занные с лазером акустический модул тор, плоские отражатели, светоделители и уголковые отражатели, светоделители и отражатели, обеспечивающие разделение и суммирование оптических сигналов, призму, оптически св занную со светоделителем и отражателем, цилиндрическую линзу, установленную на оптическом выходе уголкового отражател  последовательно с плоским зеркалом, фотоприемник, оптически св занные с призмой, фотоприемник, оптически св занный с уголковыми отражател ми через одни из светоделителей и от- ражатель, фотоприемник, оптически св занный через вторые светоделители и отражатели с цилиндрической линзой, и электронный блок, подключенный входами к выходам фотоприемников. 1 ил.(Лс

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, предназначено дл  измерени  параметров линейных перемещений и может быть использовано дл  измерени  ли .нейных перемещений и отклонени  от пр молинейности направл ющих и других элементов станков и машин.

Известно фотоэлектрическое устройств во дл  измерени  контрол  отклонений от пр молинейности, состо щее из источника света, измерительной каретки, акусто-оптической  чейки, ультразвукового генератора, позиционно-чувствительного фотопрёобразовател , электронной схемы, фазового детектора и регистрирующего прибора. В процессе контрол  отклонени  от пр молинейности измерительна  каретка прокатываетс  по исследуемому объекту и в местах отклонени  от пр молинейности смещаетс  вверх-вниз вместе с акусто-оптической  чейкой, что измен ет фазу качени  выход щего из нее луча. Недостатком устройства  вл етс  невысока  точность измерени , вызванна  чувствительностью к помехам, обусловленным турбулентностью воздушного тракта.

Наиболее близким гго технической сущности к изобретению  вл етс  устройство, содержащее одночастотный лазер, установленные последовательно по ходу его излучени  расщепитель лазерного излучени  на два пучка и устройство сдвига частоты излучени , выполненное в виде дифракционного фазового модул тора, плоские отражатели , светоделители, уголковые отражатели, фотоприемники, призму и электронный блок обработки сигналов,

Недостатком устройства  вл етс  невозможность измерени  отклонени  от пр молинейности линейных перемещений.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности к линейным поперечным смещени м и производительности измерений.

На чертеже изображена схема одного из возможных вариантов интерферометрического устройства.

Интерференционное устройство содержит одночастотный лазер 1, установленные по ходу излучени  и оптически св занные с лазером акустический модул тор 2, первый отражатель 3 и последовательно за ним расположенные светоделитель 4. призму 5 и фотоприемник 6, образующие опорный канал , второй отражатель 7, второй светоделитель 8, два уголковых отражател  9 и 10, один из которых (уголковый отражатель 9) предназначен дл  установки на объекте и второй фотоприемник 11, образующие измерительный канал, первый 3 и второй 7 отражатели оптически св заны с акустическим модул тором 2, и электронный блок 12, подключенный входами к выходам фотоприемников , цилиндрическую линзу 13, плоское зеркало 14, расположенное в фокальной плоскости цилиндрической линзы 13, третий отражатель 15, третий светоделитель 16 и третий фотоприемник 17, последовательно установленные и образующие второй измерительный канал, последовательно установленные и оптсиески св занные четвертый отражатель 18 и четвертый светоделитель 19, а также п тый отражатель 20 и п тый светоделитель 21 и уголковый отражатель 10.

.Интерференционное устройство работает следующим образом.

Акустический модул тор 2 расщепл ет излучение лазера 1 на два пучка, распростран ющиес  под углом дифракции друг к другу, сдвигает -частоту одного из них по отношению к частоте излучени  другого пучка и модулирует излучение обеих пучков по фазе. Один из пучков (с нулевым пор дком дифракции) попадает на отражатель 3, а другой, сдвинутый по частоте, направл етс  на отражатель 7, после отражени  от которых оба пучка направл ютс  в опорный и измерительные каналы, интерферуютдругс другом и попадают на фоточувствительные площадки фотоприемников б, 11 и 17.

В результате интерференции разностных световых волн на фоточувствительных площадках фотоприемников возникают интерференционные полосы бесконечной ширины , которые пульсируют с частотой, равной .частоте модул ции, и вследствие этого на выходах соответствующих фотоприемников по вл ютс  электрические сигналы с частотой, равной частоте модул ции.

В предлагаемом устройстве с помощью точной настройки можно добитьс  такого значени  угла между опорным и из1 ерительным лучами, при котором ширина полосы будет значительно превышать размеры фоточувствительной площадки фотоприемника и, следовательно, отпадает необходимость установки щелевой диафрагмы перед фотоприемником с размером, равным ширине интерференционной картины. Фотоприемник 6 фо|эмирует на своем выходе электрический сигнал, частота которого зависит от величины сдвига частоты излучени  в пучках, выход щего из акустооптического модул тора 2. который принимаетс  за опорный. На выходе этого фотоприемника по вл етс  сигнал

Ui Uocos 2 л ft.

где Uo амплитуда сигнала;

f - частота ультразвуковой волны в акустооптическом модул торе.

Фотоприемник 11 формирует иа своем выходе электрический сигнал, полна  фаза которого зависит от величины сдвига частоты потоков излучени , выход щих из акустического модул тора 2,и от скорости перемещени  уголкового отражател  9, установленного на измер емом объекте, тем самым частота сигнала на выходе фотоприемника 11 отличаетс  от опорной и несет информацию о линейном перемещении уголкового отражател  9; Амплитуда сигнала определ етс  выражением

Uy Uo cos (2   f t-kzy),

где k 2  /Я- волновое число;

zy - оптическа  длина пути светового пол  между светоделителем 19 и уголковым отражателем 9.

Путем сравнени  сигналов Ui и Uy в электронном блоке 12 обработки сигналов получают информацию о линейном перемещении измер емого объекта.

Фотоприемник 17 формирует на своем выходе электрический сигнал с частотой, завис щей от сдвига чactoты потока излучени  в акустическом модул торе 2, от

скорости перемещени  уголкбвого отражател  9, от величины поперечных смещений уголкового отражател  9. Наличие в канале последовательно расположенных цилиндрической линзы 13 и плоского зеркала 14 приводит к дополнительному увеличению оптического пути в зависимости от высоты падени  пучка лучей относительно оптической оси цилиндрической линзы 13. При этом электрический сигнал на выходе фотоприемника будет равен

Ux Uocos(2 Jtft-kzy-kzx)l.

где zx - разность оптических путей световой волны от уголкового отражател  9 досветоделител  19, до и после смещени  уголкового отражател .

Сравнива  электрические сигналы Ui, Uy и Ux в электронном блоке 12 обработки сигналов, получают информацию о поперечных смещени х уголкового отражател  9.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Интерференционное устройство дл  измерени  линейных перемещений, содержащее одночастотный лазер, установленные по ходу излучени  и оптически св занные с лазером акустический модул тор, первый отражатель и последовательно за ним расположенные первый светоделитель, призму и первый фотоприемник, образующие опорный канал, второй отражатель, второй светоделитель , два уголковых отражател , один из которых предназначен дл  установки на объекте, и второй фотоприемник,образующие измерительный канал, первый и второй

   отражатели оптически св заны с акустическим модул тором, и электронный блок, входы которого подключены к выходам фотоприемников, отличающеес  тем. что, с целью повышени  чувствительности к

   линейным поперечным смещени м и производительности измерений, оно снабжено последовательно установленными по 5(оду излучени  и оптически св занными цилиндрической линзой, плоским зеркалом, расположенным в фокальной плоскости цилиндр лческой линзы, третьим отражателем , третьим светоделителем и третьим фотоприемником , образующими второй измерительный канал, последовательно установленными и оптически св занными четвертым отражателем и четвертым светоделителем, п тым отражателем м п тым светоделителем, цилиндрическа  линза оптически св зана с первым уголковым отражателем , третий светоделитель оптически св зан через п тый светоделитель с вторым уголковым отражателем, установленным за второй выходной гранью оторого светоделител , отражатель оптически св зан с входом второго фотоприемнмка через четвертый светоделитель, а выход третьего фотоприемника подключен ктретьему входу э ектрокного блока.

   TtV

   SI ч