Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта

Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащий неподвижную часть, включ Mfnoff foc/nt efv/ne/ryu s ел ющую осветитель, блок фотоприемников с двумя диафрагмами и блок обработки сигналов с фотоприемников , подвижную часть, связываемую с объектом и включающую интерференционные зеркала , оптический шарнир, связывающий неподвижную и подвижную части, отличающий ся тем, что, с целью измерения радиальных линейных перемещений вращающегося объекта, по крайней мере одно из интерференционных зеркал выполнено сферическим, отверстие одной диафрагмы имеет форму круга, а отверстие другой диафрагмы форму кольца.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1010457

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPtHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

trnoPdwas вость wmrpga

CO

4Р

isa

Сд

«3

à — — l

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3322046/25-28 (22) 24.07.81 (46) 07.04.83. Бюл. 11 13 (72) Я. М.Кандель, E.Ë. Лотоцкая и А. Е. Синельников (53) 531.715.1(088.8) .(56) 1. Патент США и 2604004, кл. 356-106, 22.07.72.

2. Авторское свидетельство СССР

У 278142, кл. G 01 V 7/12, 28.04.б9 (прототип). (54)(57) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОВЬЕКТА, содержащий неподвижную часть, включа3 @ G 01 В l l /00; G 01 В 9/02 ющую осветитель, блок фотоприемников с двумя диафрагмами и блок обработки сигналов с фотоприемников, подвижную часть, связываемую с объектом и включающую интерференционные зеркала, оптический шарнир, связывающий неподвижную и подвижную части, о т л и чающий с я тем, что, с целью измерения радиальных линейных перемещений вращающегося объекта, по крайней мере одно из интерференционных зеркал выполнено сферическим, отверстие одной диафрагмы имеет форму круга, а отверстие другой диафрагмы— форму кольца.

1010457

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения радиальных линейных перемещений вращающихся объектов, например, при градуировке акселерометров на прецизионных центрифугах.

Прецизионные центрифуги представляют собой балку, на конце которой имеется установочный стол для крепления акселерометра. Длина плеча центрифуги (расстояние между осью вращения центрифуги и вертикальной плоскостью установочного стола) достигает нескольких метров, ее требуется изме- 15 рять с погрешностью не более 0,1 мкм.

При вращении центрифуги плечо под действием центробежных сил удлиняется, причем удлинение достигает 60-100 мкм.

Поэтому для достижения высокой точности градуировки акселерометров необходимо непрерывно измерять удлинение вращающегося плеча центрифуги с высокой точностью.

Известен интерферометр для измере- 5 ния линейных перемещений объекта, содержащий осветитель, интерференционные зеркала, блок реверсивного счета интерференционных полос, два фотоприемника и расположенные в плоскос- 30 ти изображения интерференционной картины две щелевые диафрагмы с шириной, равной 0,5 ширины интерференционной полосы сдвинутые друг относительно друга на 0,25 ширины интерференционной полосы j 11.

Однако известный интерферометр не обеспечивает возможности измерения линейного перемещения вращающихся 4п объектов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является интерферометр для измерения линейных перемещений объекта, содержащий непод- 45 вижную часть, включающую осветитель, блок фотоприемников с двумя диафраг-. мами и блок обработки сигналов с фотоприемников, подвижную часть, связываемую с объектом и включающую интерференционные зеркала, оптический шарнир, связывающий неподвижную и подвижную части.

Интерференционные зеркала - плоские, отверстия в диафрагмах одинако55 вые и представляют собой прямоугольные щели. Нирина каждой из щелей равняется 0,5 ширины интерференционных полос, щели сдвинуты друг относительно друга на. 0,25 ширины интерференционных полос 21.

Недостатком известного интерферометра является невозможность измерять перемещения объекта при больших амплитудах угловых колебаний или при вращении объекта, так как вращение интерференционных полос относительно неподвижных щелей приводит к периодическому срыву электронной модуляции и нарушению правильной работы блока обработки сигналов с фотоприемников.

Целью изобретения является измерение радиальных линейных перемещений вращающегося объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в интерферометре для измерения линейных перемещений объекта, содержащем неподвижную часть, включающую осветитель, блок фотоприемников с двумя диафрагмами и блок обработки сигналов с фотоприемников, подвижную часть, связываемую с объектом и включающую интерференционные зеркала, оптический шарнир, связывающий неподвижную и подвижную части, по крайней мере одно из интерференционных зеркал выполнено сферическим, отверстие одной диафрагмы имеет фррму круга, а отверстие другой - форму кольца.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема интерферометра для измерения линейных перемещений объекта; на фиг. 2 - диафрагмы.

Интерферометр содержит неподвижную часть, включающую осветитель 1, неподвижные полупрозрачные зеркала

2 и 3, блок 4 фотоприемников с двумя диафрагмами 5 и 6 и блок 7 обработки сигналов с фотоприемников, подвижную часть, включающую интерференционные зеркала Ы и 9, оптический шарнир 10, связывающий неподвижную подвижную части. Контролируемым объектом 11 является установочный стол центрифуги 12(второй установоч ный стол с зеркалом1, расположенный на противоположном плече центрифуги

12, не является контролируемым объ-. ектом, так как установлен из соображений балансировки

На фиг. 1 указано направление(ю вращения плеча центрифуги 12 и направление искомого перемещения b,Р вращающегося объекта ll - установочного стола.

3 10104

По крайней мере одно из интерференционных зеркал, в данном случае 9, выполнено сферическим с радиусом кривизны r. Возможен вариант, когда оба зеркала 8 и 9 выполнены сферическими, но с разными радиусами кривизны, Диафрагма 6 (фиг.2 ) выполнена в виде непрозрачного экрана с отверстием., диаметр которого при ис- 10 пользовании света от первого интеференционного кольца равен 0 Цг)., диафрагма 5 выполнена в виде экрана с кольцевым отверстием, внутренний диаметр котррого Ozp Г3гА, а на- ts ружный 0 „)5г3., где - длина волны света.

Интерферометр работает следующим образом.

Световой поток от осветителя 1 26 йроходит полупрозрачное зеркало 2, оптический шарнир 10 и на плоском полупрозрачном интерференционном зеркале 8 делится на две части, одна из которых отражается, а вторая, пройдя zs интерференционное зеркало 8, попадает на сферическое интерференционное зеркало 9. Отразившись от зеркала 9, второй пучок вновь падает на плоское полупрозрачное интерференционное зер- Зо кало 8 и, соединившись с первым пучком, образует в плоскости диафрагм 6 и 5 интерференционную картину в виде чередующихся темных и светлых колец

Ньютона.

При неподвижной центрифуге 12 перемещение зеркала 9 вследствие, например, температурных деформаций плеча центрифуги 12 вызывает изменение интерференционной картины, которое, 57 4 в виде бегущих внутрь или изнутри колец, модулирует на блоке 4 фотоприемников импульсы тока, сдвинутые друг относительно друга на 0,25 ширины интерференционной полосы. Электрические импульсы регистрируются блоком 7 обработки сигналов с фотоприемников.

При вращении центрифуги 12 вращаются оптический шарнир 10, зеркала

8 и 9 и интерференционные картины в плоскости диафрагмы 6 и 5. Поскольку интерференционные картины представляют собой не полосы, но концентрические кольца, а диафрагмы 6 и 5 представляют собой не прямоугольные щели но круглые простое и кольцевое от- верстия, то вращение интерференционных колец относительно неподвижных диафрагм 6 и 5 не вызывает периодического срыва модуляции на блоке 4 фотоприемников и обеспечивает правильную работу блока 7 обработки сигналов с фотоприемников.

Таким образом, предлагаемый интерферометр позволяет измерять как обычные поступательные линейные перемещения объектов, так и радиальные линейные перемещения вращающихся объектовв.

Наличие сферического зеркала 9 позволяет получить вместо интерференционных полос интерференционные кольца, вращение которых при вращении зеркала 9 не вызывает изменения интерференционной картины. Наличие кольцевой и круглой диафрагм 5 и 6 обеспечивает возможность измерения радиального перемещения объекта 11 в процессе вращения.

ВНИИПИ Заказ 2465/29 Тираж 600 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4