Устройство для измерения длин и перемещений

Устройство для измерения длин и перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения длин и перемещений. Цель изобретения - расширение диапазоне непрерывно производимых измерений путем увеличения зоны устойчивой работы устройства . Излучение вспомогательного лазера смешивается на фотоприемнике 18 с излучением опорного лазера 1 и выделяемая частоты поступает в систему автоподстройки частоты (АПЧ) 20, вход которой связан с пьезокорректором 21 вспомогательного лазера, оптически связанного через зеркала 16 и 17 с опорным лазером 1. Излучение одного из измерительных лазеров смешивается на фотоприемнике 10 с излучением опорного лазера 1. Разностная частота регистрируется частотомером 11. При отклонении пластины 4 Т-образной формы и уголкового отражателя 5 от начального положения восстанавливается их первоначальное положение с помощью пьезокорректора 21. При изменении частоты биений между опорным и измерительным лазером, образованным пластиной 3, вьтолненной полупрозрачной, П-образной формы и установленной со стороны стойки Т-образной пластины 4 с возможностью перемещения в направлении распространения излучения лазеров, измеряется величина перемещения объекта. 1 ил. СО /1-4 СО 4: оо а оо

СОЮЗ COBETCHHX

ССНЯИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 01 В 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3932917/24-28 (22) 22.07.85 (46) 30.10.87. Бюл. N 40 (72) В.Н. Носаль (53) 531.715:531.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1d 1010459, кл. G 01 В 11/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИН

И ПЕФЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэовано для высокоточного измерения длин и перемещений. Цель изобретения — расширение диапазоне непрерывно производимых измерений путем увеличения зоны устойчивой работы устройства. Излучение вспомогательного лазера смешивается на фотоприемнике

18 с излучением опорного лазера 1 и выделяемая частоты поступает в систему автоподстройки частоты (АПЧ) 20, „„SU„„1348637 А 1 вход которой связан с пьезокорректо— ром 21 вспомогательного лазера, оптически связанного через зеркала 16 и 17 с опорным лазером 1. Излучение одного из измерительных лазеров смешивается на фотоприемнике 10 с излучением опорного лазера 1. Раэностная частота регистрируется частотомером 11. При отклонении пластины 4

Т-образной формы и уголкового отражателя 5 от начального положения восстанавливается их первоначальное положение с помощью пьезокорректора 21.

При изменении частоты биений между опорным и измерительным лазером, образованным пластиной 3, выполненной полупрозрачной, П-образной формы и установленной со стороны стойки Т-образной пластины 4 с воэможностью перемещения в направлении распространения излучения лазеров, измеряется величина перемещения объекта. 1 ил.

1348637

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения дпин и перемещений в широком диапа5 зоне измеряемых величин.

Цель изобретения — расширение диапазона непрерывно проивводимых измерений путем увеличения зоны устойчивой работы устройства. 10

На чертеже изображена блок-схема устройства для измерения длин и перемещений.

Устройство содержит опорный лазер 1, измерительный лазер, образованный активным элементом 2, пластинами 3 и 4 и уголковым отражателем 5, второй измерительный лазер, образованный активным элементом 6, пластинами 3 и 4 и уголковым отражателем 5, 20 вспомогательный лазер, образованный активным элементом 7, пластиной 4 и уголковым отражателем 5. Пластины 3 и 4 представляют собой составные части отражателя, одна из пластин (4) — 25

Т-образной формы, неподвижно установлена так, что ее стойка, выполненная полупрозрачной, расположена в ходе излучения вспомогательного лазера, отраженного уголковым отражателем 5. gp

Полка Т-образной пластины выполнена зеркально-отражающей и имеет расположенный в ходе излучения второго измерительного лазера выступ, высота которого равна 1/4 длины волны излучения.

Вторая пластина (3) — полупрозрачная, П-образной формы и установлена со стороны стойки Т-образной пластины

4 с возможностью перемещения в нап- 40 равлении распространения излучения лазеров.

Уголковый отражатель 5 и пластина 4 являются общими отражателями для всех трех лазеров. Пластина 3 являет- 45 ся общим отражателем для обоих измерительных лазеров.

Измерительный лазер оптически связан через полупрозрачные зеркала 8 и 9 с опорным лазером 1 и фотоприем- 50 ником 10, подключенным к частотомеру 11. Второй измерительный лазер оптически связан через полупрозрачные зеркала 12 и 13 с опорным лазером 1 и фотоприемником 14, подключенным к частотомеру 15. Вспомогательный лазер оптически связан через зеркала 16 и

17 с опорным лазером 1 и фотоприемником 18, подключенным к частотомеру 19 и к системе автоподстройки частоты (АПЧ) 20, выход которой связан с пьезокорректором 21.

Устройство работает следующим образом.

Вводятся в действие опорный лазер 1, вспомогательный лазер, образованный пластиной 4, отражателем 5 и активным элементом 7, и оба измерительных лазера, образованных пластинами 3 и 4, отражателем 5 и активными элементами 2 и 6.

В процессе работы элементы устройства подвергаются внешним воздействиям (градиенты температуры, механические вибрации), вызывающим смещение оптических элементов устройства от их начального взаимоположения, что может привести к ошибкам при измерениях перемещений. Для исключения этих воздействий на устройство используется вспомогательный лазер с его системой АПЧ.

Излучение вспомогательного лазера смешивается на фотоприемнике 18 с излучением опорного лазера 1. Выделяемая фотоприемником разностная частота (частота биений) поступает в систему АПЧ 20 вспомогательного лазера. При отклонении пластины 4 и отражателя 5 от их начального положения, вызванном внешними воздействиями, система АПЧ 20 возвращает с помощью пьезокорректора 21 отражатель 5 в положение, при котором восстанавливается начальное положение пластин 4 и отражателя 5, что соответствует фиксированному значению частоты биений, задаваемому схемой

АПЧ. Этим обеспечивается стабилизация взаимного положения пластины 4 и отражетеля 5 в процессе измерений.

Измеряемой величиной является перемещение пластины 3 относительно неподвижной пластины 4. Для измерения этого перемещения излучение одного из измерительных лазеров, например, образованного пластинами 3 и 4, отражателем 5 и активным элементом 2, смешивается на фотоприемнике 10 с излучением опорного лазера 1.

Выделяемая фотоприемником 10 разностная частота (частота биений) этих лазеров (Г,-й„„, ) регистрируется частотомером 11.

По изменению частоты биений между опорным и измерительным лазером при перемещении его зеркала измеряет1348637 формула изобретения

Составитель С. Грачев

Редактор И. Касарда Техред М.Ходанич Корректор М. Пожо

Заказ 5178/39 Тираж 676 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ся величина этого перемещения. Это позволяет измерять перемещение в пре— делах одного межмодового интервала по частотам биений опорного и измерительного лазеров.

В указанном процессе может быть использован любой иэ измерительных лазеров. В случае, если конечная точка измеряемого перемещения оказывается в зоне неустойчивой работы одного из измерительных лазеров, ис— пользуется второй измерительный лазер. Поскольку базы резонаторов измерительных лазеров сдвинуты одна относительно другой на величину порядка /4 (сдвиг постоянный), зоны их генерации также сдвинуты на эту величину и перекрывают одна другую. Это обстоятельство позволяет использовать оба лазера поочередно на тех участках измеряемых перемещений, где использование одного их них невозможно или затруднено, измерять длину базы резонаторов измерительных лазеров, а также контролировать измеряемую величину по сигналу второго измерительного лазера на остальных участках измеряемых перемещений.

Устройство для измерения длин и перемещений, содержащее опорный лазер, измерительный и вспомогательный лазеры с двумя общими отражателями, два полупрозрачных зеркала, два фотоприемника, оптически связанные через полупрозрачные зеркала с опорным лазером и соответственно с измерительным и вспомогательным лазерами, два частотомера, подключенные к выходам соответствующих фотоприемников, систему автоподстройки частоты и связан5 ный с ней пьезокорректор, установленный на одном иэ общих отражателей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона непрерывно производимых измерений, оно снабжено вторым измерительным лазером, третьим фотоприемником с подключенным к нему третьим частотомером и третьим полупрозрачным зеркалом, второй измерительный лазер установлен параллельно и в одной плоскости с первым измерительным и вспомогательным лазерами между их общими отражателями, один из отражателей выполнен уголковым, второй — из двух сопряженных частей, одна из которых представляет собой Т-образную пластину, неподвижно установленную так, что ее стойка, выполненная полупрозрачной, расположена в ходе излучения вспомогательного лазера, отраженного уголковым отражателем, а полка Т-образной пластины выполнена зеркальноотражающей с расположенным в ходе иэЗ лучения второго измерительного лазера выступом, высота которого равна

1/4 длины волны излучения, другая полупрозрачная П-образную пластину, установленную со стороны стойки

Т-образной пластины с возможностью

ЗВ перемещения в направлении распространения излучения лазеров, а второй отражатель связан через третье полупрозрачное зеркало с опорным лазером и третьим фотоприемником.