SU853378A1

SU853378A1 - Interference device for measuring linear and angular displacements

Info

Publication number: SU853378A1
Application number: SU792840523A
Authority: SU
Inventors: Александр Андреевич Щуренков; Андрей Владимирович Щуренков
Original assignee: Предприятие П/Я А-7094
Priority date: 1979-11-20
Filing date: 1979-11-20
Publication date: 1981-08-07

Description

(54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ И УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(54) INTERFERENTIAL DEVICE FOR MEASURING LINEAR AND ANGULAR DISPLACEMENTS

Изобретение относитс к контроль измерительной технике и может быть использовано дл контрол линейных и угловых пер&лещениК. Известно устройство измерени линейных и угловых перемещений с использованием механической модул ции потока излучени 1 . Недостатком устройства вл етс низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс интерференционное устройство измерени линейныk и угловых перем ений, содержащее последовательно расположенные источник монохроматического излучени акусти еский модул тор, светоделитель и отражатель, скрепл емый с Л5ъектом, генератор фиксированно частоты, выход которого подключен к электрическому входу модул тора, фотоприемник и фазометр, один из вх дов которого св зан с выходом генер тора, а другой - с выходом фотоприемника 2Д. Однако такое устройство облалает недостаточной точностью измерени вследствие высокой его чувствитель ности к угловому положению светоде лител , привод щее не только к смещению регистрируемых интерференционных полос, но и к изменению ширины этих полос. Цель .изобретени - повышение точности измерени . V Это достигаетс тем, что устройство снабжено дополнительным отражателем , оптически св занным со светоделителем , расположенным от модул тора на рассто нии, обеспечивающем прохождение через светоделитель нулевого и первого дифракционных пор дков, двум диафрагмами, установленными между светоделителем и каждым из отражателей , и амплитуднойрешеткой, выполненной с шагом, равным длине акустической волны в модул торе, и расположенной между светоделителем и фотоприемником в плоскости, содержащей точку пересечени оптических осей нулевого и первого дифракционных пор дков . На чертеже изображена схема интерференционного устройства измерени линейных и угловых перемещений. Устройство содержит источник 1 монохроматического излучени ,на оптической оси которого находитс под углом Брэгга акустооптический модул тор 2, возбуждаемый от генератора 3 фиксированной частоты, светоделител 4 и отражатель 5, расположенный нормально к нулевому пор дку дифракции , отражатель б, расположенный норMajrlbHO к плюс первому пор дку дифракции , отраженному от светоделител 4, 1 мплитудную решетку 7, расположенную на пути интерферирующих лучей,отраженных от отражателей 5 и б, и проход щую через точку пересечени оптических осей нулевого и первого дифрационных пор дков, фотоприемник 8 на пути светового потока, прошедшего решетку 7, и цифровой фазометр 9, один из входов которого св зан с выходсм генератора 3, фиксированной частоты, а другой - с выходом фотоприемника 8 Диафрагмы 10 и.. 11 служат дл устранени в каждом плече интерферометра, нежелательных разноименных потоков дифракции, не участвующих в процессе измерени . Мощность сигнала генератора 3 такова, что обеспечивает равное распределение интенсивностей нулевого и плюс первого световых пор дков акусторптического модул тора. Шаг решетки 7 равен длине акустической волны модул тора 2.The invention relates to the control of measurement technology and can be used to control linear and angular shafts. A device for measuring linear and angular displacements using mechanical modulation of the radiation flux 1 is known. The disadvantage of the device is low speed. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is an interference measuring device for linear and angular reversal, containing successively located source of monochromatic radiation, acoustic modulator, beam splitter and reflector fixed with L5jektom, fixed frequency generator, the output of which is connected to electric the modulator input, the photodetector and the phase meter, one of the inputs of which is connected with the generator output, and the other with the photodetector 2D output. However, such a device has insufficient measurement accuracy due to its high sensitivity to the angular position of the light emitter, leading not only to a shift in the recorded interference fringes, but also to a change in the width of these fringes. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. V. This is achieved by the fact that the device is equipped with an additional reflector, optically coupled to the beam splitter, located at a distance from the modulator, allowing the zero and first diffraction orders to pass through the beam splitter, two diaphragms installed between the beam splitter and each of the reflectors, and the amplitude grating, performed in steps equal to the length of the acoustic wave in the modulator, and located between the beam splitter and the photodetector in the plane containing the intersection point of the optical axes left and first diffraction orders. The drawing shows a diagram of an interference device measuring linear and angular movements. The device contains a source of monochromatic radiation, on the optical axis of which the Acousto-optic modulator 2 is angled at the Bragg angle, excited from the generator 3 at a fixed frequency, the splitter 4 and the reflector 5, located normally to the zero order of diffraction, the reflector b, located normal MjrlbHO to plus the first pore the diffraction board reflected from the beam splitter 4, 1 mp-array grating 7, located in the path of the interfering beams reflected from the reflectors 5 and b, and passing through the intersection point of the optical axes n left and first diffraction orders, a photodetector 8 in the path of the luminous flux past the grating 7, and a digital phase meter 9, one of the inputs of which is connected to the output of the generator 3, a fixed frequency, and the other - with the output of the photodetector 8 Aperture 10 and .. 11 serve to eliminate in each arm of the interferometer undesirable dissimilar diffraction streams not participating in the measurement process. The signal power of generator 3 is such that it ensures an equal distribution of the intensities of the zero and plus the first light orders of the acoustical modulator. The lattice spacing 7 is equal to the length of the acoustic wave of the modulator 2.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Световое излучение источника 1, дифрагиру на акустической волне модул тора 2, раздел етс на равные по интенсивности и смещенные по частоте на величину частоты ультразвука нулевой и плюс первый пор дки дифракции, которые нап{ авл ютс соответст венно к отражател м 5 и б. Отраженные от отражателей световые лучи интерферируют в плос18:рсти амгщитудной решетки 7 под угломЧ аres f образ ют интерференционную картину с пространственным периоде d Р вным длине акустической волны. Амплитудна решетка пррпускает синфазные по пространстаенной фазе участки интерференционной картины так, что фотоприемник В, сто щий на пути светового потока, прошедшего решетку 7, преобразует световой сигнал интерференционной картины в электрическийThe light emission from source 1, diffracted by the acoustic wave of the modulator 2, is divided into equal in intensity and frequency shifted by the zero frequency ultrasound frequency plus plus the first diffraction order, which correspond respectively to reflectors 5 and b. The light rays reflected from the reflectors interfere in the plane18: the rays of the protective shield of the grating 7 at an angle аres f form an interference pattern with a spatial period d of the actual length of the acoustic wave. The amplitude grating prprpuskaet the in-phase phases of the interference pattern of the interference pattern so that the photodetector B, standing in the path of the luminous flux past the grating 7, converts the light signal of the interference pattern into an electric

Ц - S i п (R t+ ), C - S i p (R t +),

гдеR - частота генератора 3, х отнрсительное линейное перемещение отражателей 5 и б.where R is the frequency of the generator 3, x relative linear movement of the reflectors 5 and b.

В процессе измерени цифровой фазометр 9 определ ет разность фаз сигнала U и сигнала генератора Uj sinRt, пропорциональную измер емому перемещению.During the measurement, the digital phase meter 9 determines the phase difference between the signal U and the generator signal Uj sinRt, which is proportional to the displacement measured.

, При небольших угловых перемещени х светоделител 4 шаг регистрируеvs-ix интерференционных полос остаетс практически неизменным, что повышает точность измерени ., With small angular displacements of the beam splitter 4, the step of registering ips-ix interference fringes remains almost unchanged, which improves the measurement accuracy.

Таким образом, введение дополни тельного отражател , двух диафрагм и амплитудной решетки, установленных вьвиеописанным образом, позвол ет повысить точность измерени . Thus, the introduction of an additional reflector, two diaphragms and an amplitude grating, installed in the manner described, makes it possible to increase the measurement accuracy.

Claims

1. Presnuhin L.N. and others. Photoelectric converters of informag.

- M .: Mashinostroenie, 1974, p. 203207.

2. Authors certificate of the USSR 408145, cl ... G 01 B 19/56, 1973 (prototype).