SU1717957A1 - Устройство дл измерени отклонений от пр молинейности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к лазерной интерферометрии , и может быть использовано дл  контрол  отклонений формы направл ющих элементов станков и измерительных приборов . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений отклонений от пр молинейности. Излучение монохроматического источника коллимируетс  оптиче- скрй системой, раздел етс  на два луча Ё1 и Еа в светоделительномт блоке, которые направл ютс  на триппель-призму. Отразившись от триппель-призмы, оба луча через акустооптический модул тор и афокальную оптическую систему подаютс  на фотоприемники . Электронный генератор и излучатель ультразвуковых волн создают в прозрачной среде акустооптического модул тора движущуюс  с по.сто нной скоростью периодическую структуру. Падающие на акустооптический модул тор лучи EI и Е2 пересекаютс  в плоскости распространени  периодической структуры под некоторым углом а, обеспечивающим пространственное совмещение дифракционных пор дков выходных спектров оптических излучений. Электрические сигналы с фотопреобразователей поступают на фазоиз- мерительные устройства вместе с опорным сигналом электронного генератора. Вычислительное устройство находит среднее арифметическое значение фазовых сдвигов сигналов .относительно сигнала генератора и индицирует это значение на индикаторе. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной техник а именно к лазерной интерферометрии , и может быть использовано дл  контрол  отклонений формы направл ющих элементов станков и измерительных приборов .

Известно устройство дл  контрол  пр молинейности , содержащее источник света, посылающий луч через измерительную каретку и акустооптический модул тор на фотопреобразователь, подключенный к электронной схеме.

Недостатком технического решени   вл етс  амплитудна  модул ци  электрического сигнала на выходе фотоприемника на всем диапазоне перемещени  измерительной каретки, что вносит значительную погрешность в. результаты измерени  фазы выходного электрического сигнала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство, содержащее источник монохроматического излучени , светоделительный блок, отражатель в виде триппель-призмы, акустооптичеXS

кий модул тор, фотоприемник и электроную схему.

Недостатком известного устройства  в етс  вли ние нестабильности оси диагаммы направленности источника света на очность измерени  отклонений от пр мо- инейности.

Цель изобретени  - повышение точности измерений отклонений от пр молинейности .

На фиг. 1 изображена схема устройства дл  измерени  отклонений от пр молинейности; на фиг. 2 - схема светоделительного блока.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучени  и оптически св занные с ним коллиматор 2, Светоделительный блок 3, трип пел ь-призму 4, установленную на измерительной каретке 5, акустооптический модул тор 6. с излучателем 7 и генератором 8 ультразвуковой частоты , афокальную оптическую систему 9 и расположенные в ее фокусе фотоприемники 10 и 11, электрически св занные с выходами фазовых детекторов 12 и 13, вторые входы детекторов св заны с выходом генератора ультразвуковой частоты, выходы фазовых детекторов св заны с вычислительным 1.4 и индицирующим 15 устройствами.

Излучение монохроматического источника 1 коллимируетс  оптической системой 2, раздел етс  на два луча Ел и Ј2 в свето- делительном блоке 3, которые направл ютс  на триппель-призму 4. Отразившись от триппель-призмы, оба луча через акустооптический модул тор 6 и афокальную оптическую систему 9 подаютс  на фотоприемники 10 и 11. Электронный генератор 8 и излучатель 7 ультразвуковых волн создают в прозрачной среде акустооп- тичеекого модул тора движущуюс  с посто нной скоростью периодическую структуру. Падающие на акустооптический модул тор лучи EI и Е2 пересекаютс  в плоскости распространени  периодической структуры под углом а, обеспечивающим пространственное совмещение дифракционных пор дков выходных спектров оптических излучений, алгебраическа  разность частот которых равна частоте Qо периодической структуры.

Оптическое гетеродинирование на плоскости фотоприема двух разночастотных излучений приводит к по влению на выходе фотоприемника 10 электрического измерительного сигнала Иэизф) на частоте, равной разности взаимодействующих оптических частот. Соответственно, на выходе фотоприемника 11 по вл етс  сигнал (t).

Электрические сигналы с фотоприемников 10 и 11 поступают на фазовые детекторы 12 и 13 вместе с опорным сигналом Uon электронного генератора 8. Вычислительное устройство 14 находит среднее арифметическое значение фазовых сдвигов р и р2 сигналов Уэиз и Кэиз2 относительно сигнала генератора Uon и индицирует это значение на индикаторе 15.

Светоделительный блок (фиг. 2) содержит два светоделительных куба 16, два зеркала 17 и призму Дове 18. Светодели- тельные кубы 16 дел т монохроматическое излучение EI на два пучка Ei и Е2 и совмещают их под углом а друг к другу. Призма Дове переворачивает дуч Еа так, что при отклонении падающего луча Ei луч Еа отклон етс  на ту же величину; но в противоположном направлении.

Устройство работает следующим образом .

В процессе измерени  отклонений от пр молинейности измерительна  каретка 5 прокатываетс  по исследуемой поверхности и в местах отклонений от пр молинейности смещаетс  вверх-вниз вместе с триппель-призмой 4 (фиг. 1). При этом возникает поперечное смещение световых пучков Е1 и Е2 по координате х на величину Д х.

Так как оптический путь этих лучей одинаков (zv 22), то фазовые сдвиги первого и второго электрических сигналов определ ютс  выражени ми

Др1 КХ2 + к(21-22)К(Хо + Дх), (1)

Ду5г Кх1 + к(г1-г2)К(). (2)

Устройство 15 индикации покажет значение среднего арифметического фазового сдвига

А ДЦ +Д 0г 2 К(Хр +Дх) ар- 2 --2

К(х0 + Дх),(3)

пропорционального поперечному смещению триппель-призмы 4

При отклонении оси диаграммы направленности монохроматического излучени  на входе в Светоделительный блок 3 оси лучей Ei и Е2 отклон ютс  в разные

стороны и вызывают смещени  координат акустооптического взаимодействи  x.t и Х2 на равные величины Д х. но в противоположных направлени х:

Х1 х0-Дх,(4)

Х2 х0 +Дх.(5)

Тогда значение среднего арифметического фазового сдвига Д, определ емого по (1) - (3), будет равно нулю. .

Таким образом, измерение отклонений от пр молинейности производитс  относительно средней линии - биссектрисы угла а, положение которой не зависит от нестабильности оси диаграммы направленности лазерного излучени .

Формул а изобретени   Устройство дл  измерени  отклонений от пр молинейности, содержащее источник монохроматического излучени  и оптически св занные с ним светоделительный блок, выполненный в виде двух соосно установленных пр моугольных светоделительных; призм и системы из двух плоских зеркал, первое из которых установлено в ходе излучени , отраженного от первой призмы и ориентированного отражающей поверхностью параллельно светоделительной грани призмы , второе ориентировано соответственно параллельно светоделительной грани второй призмы, каретку с установленным на

ней уголковым отражателем, третье и четвертое плоские зеркала, акустооптический модул тор с излучателем и генератором ультразвуковой частоты и фотоприемник, о т 5 личающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , оно снабжено призмой Дове, установленной между плоскими зеркалами светоделительного блока и ориентированной так, что ее основание

0 параллельно оптической оси, афокальной оптической системой, расположенной между модул тором и фотоприемником, вторым фотоприемником и блоком обработки ин- формации,, выполненным в виде двух фазо5 вых детекторов, входы которых св заны с соответствующими выходами фотоприемников , вторые входы детекторов св заны с выходом генератора ультразвуковой частоты , вычислительного И индицирующего уст0 ройства, вход вычислительного устройства св зан с выходом детекторов, выход - с входом индицирующего устройства.

15

0

Риг.2

16

Claims (1)

1. Формула изобретения Устройство для измерения отклонений от прямолинейности, содержащее источник 10 монохроматического излучения и оптически связанные с ним светоделительный блок» выполненный в виде двух соосно установленных прямоугольных светоделительных, призм и системы из двух плоских зеркал, 15 первое из которых установлено в ходе излучения, отраженного от первой призмы и ориентированного отражающей поверхностью параллельно светоделительной грани призмы, второе ориентировано соответственно 20 параллельно светоделительной грани второй призмы, каретку с установленным на ней уголковым отражателем, третье и четвертое плоские зеркала, акустооптический модулятор с излучателем и генератором ультразвуковой частоты и фотоприемник, о т 5 личающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено призмой Дове, установленной между плоскими зеркалами светоделительного блока и ориентированной так, что ее основание параллельно оптической оси, афокальной оптической системой, расположенной между модулятором и фотоприемником, вторым фотоприемником и блоком обработки информации, I, выполненным в виде двух фазовых детекторов, входы которых связаны с соответствующими выходами фотоприемников, вторые входы детекторов связаны с выходом генератора ультразвуковой частоты, вычислительного и индицирующего устройства, вход вычислительного устройства связан с выходом детекторов, выход - с входом индицирующего устройства.

   Составитель Н. Яковлев Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор Л. Патай

   Заказ 869 Тираж Подписное

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

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