SU983449A1

SU983449A1 - Interferometer for measuring object turn angle

Info

Publication number: SU983449A1
Application number: SU802996860A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Андреевич Сойту; Юрий Сергеевич Скворцов
Original assignee: Предприятие П/Я А-1705
Priority date: 1980-10-23
Filing date: 1980-10-23
Publication date: 1982-12-23

Description

Изобретение относитс к измеритёлКной технике, а именно к оптико-механическим приборам дл измерени угловых величин, и может быть .испсэлЬзовано , в частности, дл прецизионного измерени углов поворота до нескольких дес тков градусов различных объектов.The invention relates to a measuring technique, in particular to opto-mechanical devices for measuring angular values, and can be descrambled, in particular, for precision measurement of angles of rotation to several tens of degrees of various objects.

Известен интерферометр дл измерени углов поворота объекта, содержащий источник света, светоделителъную пл&стину дл формировани двух световых лучей, четыре уголковых отражател , закрепленных на контролируемом объекте, шесть зеркал дл направлени световых лучей на соответствующие уголковые отражатели, два концевых отражател и отсчетное устройство 1 . An interferometer for measuring the angles of rotation of an object is known, which contains a light source, a beam-splitting plate &

Недостатком данного интерферометра вл етс низка точность и чувствительность измерени , а также больша сложность изготовлени и невысока надежность.The disadvantage of this interferometer is the low accuracy and sensitivity of the measurement, as well as great manufacturing complexity and low reliability.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс интерферометр дл измерени углов поворота объекта, содержащий источник-света, светоделительную пластину, формирующую Два световых луча - отраженныйThe closest to the invention to the technical essence is an interferometer for measuring the angles of rotation of an object, containing a light source, a beam-splitting plate, which forms Two light beams - a reflected

и проход щий, два парашлельных друг другу зеркала, закрепл емых на конт ролируемом объекте и установленных параллельно светоделительной пластине на пути отраженного луча, концевой отражатель, проход щего луча и концевой отражатель отраженного луча , установленный за одним из зеркал, и отсчетное устройство. Оба зеркала and a passing one, two parachute mirrors mounted on the object to be monitored and installed parallel to the beam-splitting plate in the path of the reflected beam, an end reflector, a passing beam and an end reflector of the reflected beam mounted behind one of the mirrors, and a reading device. Both mirrors

10 расположены последовательно по ходу отраженного луча за светоделительной пластиной. Концевой отражатель проход щего луча установлен за светоделительной пластиной на пути про15 ход щего луча 2.10 are arranged in series along the reflected beam behind the beam-splitting plate. The end reflector of the transmitted beam is installed behind the beam-splitting plate in the path of the passing beam 2.

Таким образом в известном интерферометре на пути отргикенного луча установлены последовательно два параллельных друг другу зеркала и кон20 цевой отргикатель отраженного луча, а на пути проход щего луча - только концевой отражатель проход щего лучаThus, in a known interferometer, two mirrors parallel to each other and an end reflector of the reflected beam are installed in series on the path of the pronged beam, and only the end reflector of the path of the pass beam is parallel to the path of the transmitted beam.

Недостатками известного интерферометра вл ютс невысока чувст25 вительность к измер емому углу поворота объекта вследствие того, чю только один отраженный луч вл етс информационным, и недостаточно высока точность измерени из-за низкой The disadvantages of the known interferometer are the low sensitivity to the measured angle of rotation of the object due to the fact that only one reflected beam is informational, and the measurement accuracy is not high enough because of the low

30 чувствительности к измер емому углу поворота и из-за прохождени отраже ного и проход щего световых лучей н . значительном удалении друг от друга Целью изобретени вл етс повышение точности и чувствительности измерени . , Указанна цель достигаетс тем, что в известном интерферометре дл измерени углов поворота объекта, содержащем,источник света, светодедлительную пластину, формирующую два световых луча - отраженный и проход щий , два параллельных друг другу зеЕэкала,. закрепл емых на контролиру емом объекте и установленных параллельно светоделительной пластине на пути отраженного луча, концевой отражатель проход щего луча и концево отражатель отраженного луча, устано ленный за одним из зеркал, и отсчет ное устройство, одно из зеркал расположено за светоделительной пласти ной на пути проход щего луча, а вто рое - за светоделительной пластиной на пути проход щего луча, отраженно го от первого зеркала, а концевой отражетель проход щего луча установ лен за вторым зеркалом на выходе отраженного от этого зеркала проход щего , луча. На чертеже изображена принципиальна оптическа схема иНтерферомет ра дл измерени углов поворота объекта . Интерферометр содержит источник света, светоделительную пластину 2, формирующую два световых луча - отраженный 3 и проход щий 4, два параллельных друг другу зеркала 5 и б закрепл емых на контрЬлируемом объекте 7 и установленных параллельно светоделительной пластине 2 на пути световых лучей 3 и 4/ причем на-пути отраженного луча 3 установлены последовательно зеркала 5 и 6, а на пути проход щего луча 4 - зеркала б и 5, концевой отражатель отраженного луча 3, выполненный, например, в виде плоского зеркала 8 и установленный за зеркалом б на выходе отраженного от этого зеркала отраженного луча 3, концевой отражатель проход щего луча 4, выполненный, например в виде плоского зеркала 9 и установленный за зеркалом 5 на выходе отраженного от этого зеркала проход щего луча 4, и отсчетное устройство 10. . Интерферометр работает следующим образом. Световой луч от источника 1 света . направл етс на светоделительную пластину 2, котора формирует два световых луча - отраженный 3 и проход щий 4. Отраженный световой луч 3 направл етс на зеркало 5 и проходит следующий оптический путь; отражаетс от зеркала 5 - направл етс на зеркало 6; отражаетс от зеркала б - направл етс на зеркало 8; отражаетс от зеркала 8 - направл етс обратно по тому же пути последовательно на зеркала б и 5, а затем на светоделительную пластину 2, проходит светоделительную пластину 2 и направл етс в отсчетное устройство 10. Проход щий световой луч 4 направлугетс на зеркало б и проходит следующий оптический путь; отражаетс от зеркала б - направл етс на зеркало 5, отражаетс от зеркала 5, - направл етс на зеркало 9; отралсаетс от зеркала 9 - на .правл етс обратно по тому же пути последовательно на зеркало 5 и б, а затем на светоделительную пластину 2, отражаетс от светоделительной пластины 2 и, интерфериру со ветовым лучом 3, направл етс в отсчетное устройство 10 интерферометра. Таким образом, световые лучи 3 и 4 испытывают отражени от зеркал 5 и б, закрепл емых на контролируемом объекте 7, но в обратной друг по отношению к другу последовательности. Вследствие-этого оба световых луча 3 и 4 вл ютс информационными и проход т на незначительном рассто нии друг от друга. В известном устройстве только один луч вл етс информационным , и к тому же он проходит на значительном удалении от второго луча . При повороте контролируемого объекта 7 вокруг оси (обозначенной на чертеже точкой О) длина одного светового луча увеличиваетс ,- а Другого уменьшаетс , вследствие чего происходит смещение полос интерференционной картины, которое любым известным интерферометрическим методом регистрируетс отсчетным устройством 10 интерферометра. Малые углы cL поворота контролируемого объекта 7 в радиальной мере приближенно определ ютс по формуле oi-r-g-n--, где ь- рассто ние между зеркалами 5 и б, Л - разность хода световых лучей 3 и 4, п - количество пар отражений от зеркал 5 и б светового луча 3 и 4, Предложенный интерферометр по сравнению с известным имеет в два раза большую чувствительность к измерительному углу поворота объекта. Кроме того, интерферометр имеет, по крайней мере, в два раза более высокую точность измерени , вследствие повышенной чувствительности к измер емому углу поворота объекта и уменьшени погрешности, вызываемой рефракцией и флуктуацией воздуха в зоне измерени , так как в данном интерферометре , в отличии от известного, оба световых луча проход т на незначительном рассто нии друг от друга.30 sensitivity to the measured angle of rotation and due to the passage of the reflected and transmitted light rays n. a considerable distance from each other. The aim of the invention is to improve the accuracy and sensitivity of the measurement. This goal is achieved by the fact that in a known interferometer for measuring the angles of rotation of an object, containing, a light source, a luminous delay plate, which forms two light beams - reflected and transmitted, two Zee Ekal, parallel to each other. fixed on the monitored object and installed parallel to the beam splitting plate in the path of the reflected beam, the end reflector of the transmitted beam and the end reflector of the reflected beam mounted behind one of the mirrors, and the reading device, one of the mirrors located behind the beam splitting plate in the path the second beam is behind the beam-splitting plate in the path of the transmitted beam reflected from the first mirror, and the end diffuser of the passing beam is placed behind the second mirror at the output of the reflected beam mirrors passing, beam. The drawing shows a principal optical scheme of an interferometer for measuring the angles of rotation of an object. The interferometer contains a light source, a beam-splitting plate 2, which forms two light beams — reflected 3 and passing 4, two mirrors 5 and b fixed to each other on the object under test 7 and installed parallel to the beam-splitting plate 2 in the path of light beams 3 and 4 / mirrors 5 and 6 are installed in series on the path of the reflected beam 3, and on the path of the passing beam 4 there are mirrors b and 5, an end reflector of the reflected beam 3, made for example in the form of a flat mirror 8 and installed behind the mirror b at the exit Agen reflected from this mirror the beam 3, the end reflector extending beam 4, arranged, for example in the form of flat mirror 9 and mounted behind the mirror 5 at the output of the reflected from this mirror extending beam 4 and the reading device 10.. The interferometer works as follows. Light beam from a source of 1 light. is directed to the beam-splitting plate 2, which forms two light beams - reflected 3 and passing 4. The reflected light beam 3 is directed to the mirror 5 and passes the next optical path; reflected from mirror 5 — directed to mirror 6; reflected from mirror b - directed to mirror 8; reflects from mirror 8 — it is directed back along the same path successively to mirrors b and 5, and then to the beam-splitting plate 2, passes the beam-splitting plate 2 and is directed to the reading device 10. The transmitted light beam 4 goes to the mirror b and passes the next optical path; reflects from mirror b - goes to mirror 5, reflects from mirror 5, - goes to mirror 9; It goes back from the mirror 9 - to. It is sent back along the same path successively to the mirror 5 and b, then to the beam splitting plate 2, reflected from the beam splitting plate 2 and, interfering with the veto beam 3, is sent to the reading device 10 of the interferometer. Thus, the light beams 3 and 4 are reflected from mirrors 5 and b, fixed on the object under control 7, but in reverse sequence relative to each other. As a result, both of the light beams 3 and 4 are informational and pass a small distance from each other. In the known device, only one beam is informational, and in addition, it passes at a considerable distance from the second beam. When the monitored object 7 is rotated around the axis (indicated by the point O), the length of one light beam increases and the other decreases, resulting in a shift in the interference pattern, which is recorded by an interferometer reading device 10 by any known interferometric method. The small angles cL of rotation of the object under control 7 are approximately determined radially by the formula oi-rgn--, where b is the distance between mirrors 5 and b, L is the path difference of the light rays 3 and 4, n is the number of pairs of reflections from mirrors 5 and b of the light beam 3 and 4. The proposed interferometer, compared with the known one, has twice the sensitivity to the measuring angle of rotation of the object. In addition, the interferometer has at least two times higher measurement accuracy due to increased sensitivity to the measured angle of rotation of the object and reduction of the error caused by refraction and fluctuation of air in the measurement zone, as in this interferometer, unlike Both light beams pass a small distance from each other.

Claims

1. USSR author's certificate No. 326443, cl. G 01 B 9/02 ,. 1970.

2. Authors certificate of the USSR 154059, cl. G 01 B 9/02, 1962

(prototype). .