Интерференционный способ измерения линейных перемещений

Интерференционный способ измерения линейных перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, заключающийся в том, что с помощью двух когерентнг гх: излучений с разны Ш частотами формируют отпорные и измерительные излучения, осуществляют частотную модуляцию интерферирующих отраженных опорных или измерительных пучков излучения, преобразуют оптические сз1гналы в два электришских сигнала, смешивают два полученных сигнала и выделяют сигнал разностной частоты, по фазе которого определяют перемещение, отличающийся тем, что, с целью повышения -точности измерений, модуляц -1ю производят на одной частоте, раздельно преобразуют интерферирующиеотраженные опорные и измерительные пучки излу чения разной частоты в два электрических сигнала с частотой первоначальной модуляции, осуществляют для одного из этих сигналов дополнительньй частотный сдвиг путем модуляции сигналом , полученным за счет деления по частоте первоначального модулирующего сигнала, а затем производят смешивание с другим сигналом.

COQ3 CQBETCHMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН > C О1 В 21/00

ОПИСАНИЕ HSGBPE7EHNR

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHFbFHA (21) 3492410/18-28 (22) 21. 09. 82 (46) 07.06.84. Бюл. ¹ 21 (72) С.В. Капезин, А.Ю. Криштун и В.И. Телешевский (71) Ордена Трудового Красного Знамени экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков и Московский ордена Трудового Красного Знамени станкоинструментальный институт (53) 531.71(088.8) (56) 1. Заявка Великобритании № 1472894, кл. 1A, 1977 (прототип) . (5Ц (57) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПОСОБ

ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, заключающийся в том, что с помощью двух когерентных излучений с разньпж частотами формируют опорные и измерительные пучки излучения, осуществляют частотную модуляцию интерферирующих отраженных опорных или измерительных пучков излучения, преобразуют оптические сигналы в два электрических сигнала, смешивают два полученных сигнала и выделяют сигнал разностпой частоты, по фазе которого определяют перемещение, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, модуляцию производят на одной частоте, раздельно преобразуют интерферирующне отраженные опорные и измерительные пучки излу— чения разной частоты в два электрических сигнала с частотой первоначальной модуляции, осуществляют для одного 2 из этих сигналов дополнительный час- 9 тотный сдвиг путем модуляции сигналом, полученным за счет деления по частоте первоначального модулирую- С щего сигнала, а затем производят смешивание с другим сигналом.

1096496

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам, предназначенным для измерения линейных перемещений, и мож ет быть применено в метрологии, приборостоении и точном машиностроении. ро

cîб

Известен интерференционныи спо о измерения линейных перемещении, заключающийся в том, что с помощью двух когерентных излучений с разными частотами формируют опорные и измерительные пучки излучения, осуществляют частотную модуляцию интерферирующих опорных или измерительных пучков излученйя, преобразуют оптические сигналы в два электрических сигнала, смешивают два полученных сигнала и выделяюг сигнал разностной частоты, по фазе которого определяют перемещение Г 1 3.

Недостатком известного способа является погрешность измерения, которая из-за различных рабочих частот имеет различные характеристики преобразования зависимости от изменений параметров окружающей среды, что выражается в нестабильности фазы выходного электрического сигнала разностной частоты. К тому же осуществление различных частотных сдвигов соответствующих оптических излучений предполагает наличие, по крайней иере, в два раза большего по сравнению с обычными интерференционными методами количества светоделительных элементов, что ведет к снижению интенсивности интерферирующих световых пучков.

Цель изобретения — повьппение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно интерференционному способу измерения линейных перемещений, заключающемуся в том, что с помощью двух когерентных излучений. с разными частотами формируют опорные и измерительные пучки излучения, осуществляют частотную модуляцию интерферирулщих отраженньгх опорных или измерительных пучков излучения, преобразуют оптические сигналы в два электрических сигнала, смешивают два голученных сигнала и выделяют сигнал разностной частоты, по фазе которого определяют перемещение, модуляцию производят на одной частоте, раздельно преобразуют интерферирующие отраженные опорные и измерительные

55 пучки излучения разной частоты в два электрических сигнала с частг той первоначальной модуля, осущ.=.ствляют для одного из этих сигналов дополнительный частотный сдвиг путем модуляции сигналом, полученным за счет деления по частоте первоначального модулирующего сигнала, а затем производят смешивание с другим сигналом.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство состоит из источника 1 двух когерентных излучений разньгх частот, светоделителя 2, отражателя 3, связываемого с объектом, перемещение которого измеряется, опорной поверхности 4, фокусирующего элемента 5, ультразвукового светомодулятора 6, светофильтра 7 и схемы обработки сигнала, содержащей фотопреобразователи 8 и 9, модуляторсмеситель 10, кварцевый генератор ii сигнала возбуждения светомодулятора, делитель 12 частоты, фильтр 13, выходной смеситель 14, фильтр 15. Модулятор-смеситель 10, фильтр 13, выходной смеситель 14 и фильтр iS соединены последовательно. Кварцевый генератор 11 соединен с делителм 12 частоты, выход которого соединен с входом модулятора-смесителя 10, второй вход которого подключен к фотопреобразователю 8, а выход фотопреобразователя 9 соединен с вторым входом выходного смесителя 14.

Способ реали зуется устройством следующим образом.

Излучение источника 1 делят светоделителем 2 на опорные и измерительные пучки разных излучений, ðàñпространяющиеся совместно, измерительные пучки направляют для прохождения измеряемого расстояния до отражателя 3, опорные пучки направляют на опорную поверхность 4, отраженчые опорные и измерительные пучки обоих излучений пропускают через фокусирующий элемент 5 и ультразвуковой светомодулятор б, причем опорную поверхность 4 устанавливают относительно направления падающих лучей под углом, равным половине угла дифракции в модуляторе. За счет дифракции на ультразвуковой волне осуществляют одинаковый частотный сдвиг излучений в опорньгх пучках., при этом вьппедшие опорные пучки сов1096496

Заказ 3787/29

Подписное

ВШ.ХИПИ

Тираж 587 мещаются по направлению с измерительными пучками и интерферируют. После этого интерферирующие пучки разных излучений разделяют с помощью дисперсионного элемента по разным направлениям распространения и в фокальной плоскости фокусирующего элемента 5 преобразуют с помощью фотопреобразователей 8 и 9 в электрические сигналы частоты, равной частоте 10 модуляции в светомодуляторе 6.

Выходной электрический сигнал, например, с фотопреобразователя 9, усиленный в усилителе (не показан), направляют в модулятор-смеситель !О, в котором модулирующим сигналом является сигнал от генератора 11, модулирующего напряжения в светомодуляторе 6, деленный по частоте в делителе 12 частоты. С выхода модулятора-смесителя 10 фильтром 13 выделяют сигнал промежуточной разностной (или суммарной) частоты и направляют на один из входов выходного смесителя -14, на второй вход которого подают усиленный в усилителе (не показан) сигнал с фотопреобразователя 8. С выхода смесителя 14 фильтром 15 выделяют сигнал разностной частоты, фаза которого равна разности фаз световых излучений разных частот, совместно прошедших измеряемое расстояние до отражателя 3.

Измерение значения фазы этого сигнала с помощью фазометра (не показан) позволяет измерять расстояние.до конт| ролируемой поверхности или ее пере-. мещение.

Таким образом, за счет применения модуляции излучения на одной частоте исключаются погрешности, вызываемые при двухчастотной модуляции различными изменениями параметров от влияния, в частности окружающей среды, т.е. повышается точность измерения.

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