SU911142A1 - Интерференционное устройство дл измерени перемещений - Google Patents

Description

(ЗЮ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

1

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике ипредназначено дл  измерени  величины малых перемещений, которое может быть использовано при проведении научных исследований, например при изучении реакции биологических объектов На воздействие различных физико-химических раздражителей.

Известно устройство дл  измерени  перемещений, построенное по схеме интерферометра Майкельсона, и содержащее источник монохроматическогЬ излучени , светоделитель, два отражател  в виде плоских зеркал, один из которых скрепл етс  с измер емым объектом , а второй установлен неподвижно , и фотоэлектрический блок регистрации интерференционной картины ц1 J.

Недостатком известного.устройства  вл етс  низка  точность измерений, обусловленна  его высокой чувствительностью к внешним дестабилизируюПЕРЕМЕЩЕНИЙ

щим факторам: вибрации, температурные градиенты и др.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче  вл етс  интерференционное устройство дл  измерени  перемещений, содержащее основание, оптически св занные источник монохроматического излучени , светорасщзпитель, первый отражатель, скрепл емый с измер емым

10 объектом, размещаемым на основании, ипервый фотоприемник, образующие измерительный канал, второй отражатель, установленный на основании, и второй фотоприемник, образующие компенса (5 ционный канал, третий отражатель, оптический элемент, электромеханический преобразователь, подключенный к выходу второгофотоприемника, и блок регистрации, св занный с оыходом первого фотоприемника t JНедостатком известного устройства  вл етс  сравнительно ни.чка  точность измерений, обусловленна  тем, что хог

39

т  оно и позвол ет скомпенсировать изменение оптической длины пути лучей в измерительном канале, вызываемое неконтролируемыми поступательными смещени ми оптических элементов устройства и изменением температуры окружающей среды, но не в состо нии компенсировать случайные угловые смещени  оптических элементов устройства и составл ющую температурного гра|диента в направлении, перпендикул р-ном измерительному каналу,

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено платформой и установленным на нем плоским зеркалом , расположенным в ходе лучей от источника под углом к его оптической оси, третий отражатель установлен на основании между первым и вторым отражател ми, а светорасщепитель ориентирован отражающей гранью параллельно плоскому зеркалу и установлен на платформе, выполненной с возможностью поворота вокруг оси, параллельной зеркалу и перпендикул рной оптической оси источника, и скрепленной с электромеханическим преобразователем.

На чертеже показана принципиальна  схема одного из возможных вариантов интерференционного устройства дл  измерени  перемещений.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучени ,платформу 2 и установленные на ней плоское зеркало 3 и светорасщепитель 4, первый отражатель 5 основание 6 и установленный на нем второй отражатель 7, третий отражатель 8, оптический элемент 9 первый фотоприемник 10 и св занный с его выходом блок 11 регистрации, второй фотоприемник 12 и подключенный к его выходу электромеханический преобразователь 13.

Отражатель 5 скрепл емый с измер емым объектом 1, размещаемым на основании 6, и фотоприемник 10 образуют измерительный канал. Отражатель 7 и фотоприемник 12 образуют рабочий канал. Отражатель8 установлен на основании 6 между отражателем 5 измерительного канала и отражателем 7 рабочего-канала.

Светорасщепитель k выполнен в виде плоскопараллельной пластины.

1U2

на одну из граней которой нанесено отражающее покрытие, и ориентирован параллельно зеркалу 3, расположенному в ходе лучей от источника 1 .Платформа 2 выполнена с возможностью поворота вокруг оси, параллельной зеркалу 3 и перпендикул рной оптической оси источника 1, и скреплена с электромеханическим преобразователем 13. Оптический элемент 9 имеет две отражающие грани, обеспечивающие прохождение лучей в измерительном и компенсационном каналах на фотоприемники 10 и 12 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Зеркало 3 направл ет пучок излучени  источника 1 в светорасщепитель

t, который делит их на три параллельных друг другу пучка. Каждый из пучков падает соответственно на один из отражателей 5i 7 и 8, которые направл ют их обратно в светорасщепитель А. Светорасщепитель объедин ет попарно пучки лучей, поступающие от отражателей 5, 8 и 7, 8 с образованием двух интерференционных картин, а зеркало 3 и оптический элемент 9 направл ют их на фотоприемники 10 и 12 соответственно.

Поступательное смещение отражател  5, обусловленное воздействием измер емого объекта 14,измен ет разность хода интерферирующих пучков в измерительном канале, что вызывает перемещение полос интерференционной картины на чувствительной площадке фотоприемника 10, а следовательно по вление на его выходе электрического сигнала, пропорционального смещению отражател  5. и фиксируемого блоком 11.

Claims (2)

1. Изменение разности хода интерферирующих пучков в компенсационном канале, обусловленное воздействием дестабилизирующих факторов, вызывает перемещение полос интерференционной картины на чувствительной площадке фотоприемника 12, а следовательно по вление на его выходе электрического сигнала рассогласовани . Сигнал рассогласовани  приводит в действие электромеханический преобразователь 13, который разворачивает 2 с установленными на ней зеркалом 3 и светорасщепителем 4 в положение, обеспечивающее уменьшение сигнала рассогласовани  до нул , компенсиру  тем самым разность хода интерферирующих пучков, вызванную воздействием дестабилизирующих факторов . Поворот платформы 2 измен ет разность хода интерферирующих пучко в измерительном и компенсационном каналах в противог,сложных направлени х на одинаковую величину, в св з с чем неконтролируемые угловые смещени  оптических элементов устройст ва и составл юща  температурного градиента в направлении перпендикул рном измерительному каналу привод щие к равным по величине, но противоположным по направлению изменени м разности хода в измеритель ном и компенсационном каналах, компенсируютс . Поступательные неконтролируемые перемещени  оптических элементов устройства и общие изменени  температуры окружающей среды не вызывают по влени  1 дополнительной разности фаз в измерительном и компенсацион ном каналах, и следовательно, не требуют компенсации. Дл  устранени  вли ни  на точность измерений изменений интенсивности источника 1 излучени  каждый из фотоприемников 10 и 12 целесообразно выполн ть в виде двух парных фотодатчиков, включенных по балансн схеме с установленными перед ними щелевыми диафрагмами, а отражатель 8 выполн ть со ступенькой А/, где Л- длина волны используемого излучени . Дл  повышени  чувствительности и мерений отражатель 5 может быть выполнен по схеме Рентча, уголковый отражатель которой, скрепл емый с контролируемым объектом, св зан с рцчагом, сбалансированным относител но точки его опоры. Снабжение известного устройства плоским зеркалом 3, установленным н платформе 2, скрепленной с электромеханическим преобразователем 13, а также размещение отражател  8 на ос +26 новании 6 между отражател ми 5 и 7 позвол ет повысить точность измерений за счет компенсации вли ни  дестабилизирующих факторов. Формула изобретени  Интерференционное устройство дл  измерени  перемещений, содержащее основание, оптически св занные источник монохроматического излучени  и сееторасщепитель, первый отражатель, скрепл емый с измер емым объектом, размещаемым на основании, и первый фотоприемник, образующие измерительный канал, второй отражатель, установленный на основании, и второй фотоприемник, образующие компенсационный канал, третий отражатель.оптический элемент, электромеханичес .кий преобразователь, подключенный к выходу второго фотоприемника,и блок регистрации, св занный с выходом Первого фотоприемника, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений,оно снабжено платформой и установленным на ней плоским зеркалом, расположенным в ходе лучей от источника под углом к его оптической оси, третий отражатель установлен на основании между первым и вторым отражател ми , а светорасщепитель ориентирован отражающей гранью параллельно плоскому зеркалу и установлен на платформе, выполненной с возможностью поворота вокруг оси, параллельной зеркалу и перпендикул рной оптической оси источника, и скрепленной с электромеханическим преобразователем. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1 . Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Митрофанов А.С. Применение лазеров в-машиностроении и приборостроении. Л., Машиностроение, 1978, с. 238.
2. 2. Авторское свидетельство СССР t 679789, кл. G 01 В 11/00, U.02.78 (прототип).

   //

   д

   /

   / ///////////7/77