Интерферометр с регистрацией смещения дробной части интерференционной полосы

Интерферометр с регистрацией смещения дробной части интерференционной полосы

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение помехозащищенности при регистрации смещений интерференционной полосы на величину, близкую к нулю или периоду. Источник 1 излучения направляет пучок света на интерферометр 2. С помощью генератора 7 периодического сигнала осуществляется сканирование интерференционной картины относительно фотоприемников 5 и 6. На выходе фотоприемников 5 и 6 формируются опорный и измерительный сигналы, взаимный фазовый сдвиг которых характеризует величину перемещения объекта 27. С помощью формирователей 8 и 11, блоков 9, 10, 12 и 13 выделения соответственно передних и задних фронтов генератора 14 и блоков 15 - 18 измерения временных интервалов выделяются и измеряются четыре комбинации временных интервалов между переходами через ноль опорного и измерительного сигналов. Величины, пропорциональные временным интервалам, складываются и вычитаются сумматором 20 и блоком 21 вычитания, проходят через коммутатор 22 и делятся блоком 23 деления на величину, пропорциональную удвоенному периоду и измеряемую блоком 19 измерения периода. Вспомогательный сумматор 24 с дешифратором 25 знака корректируют результат деления, а дешифратор 26 зоны осуществляет управление коммутатором 22. Результат измерения в виде относительного смещения интерференционной полосы формируется на выходе вспомогательного сумматора 24. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых смещений различных объектов. Цель изобретения - повышение помехозащищенности регистрации. На фиг. 1 представлена функциональная схема интерферометра; на фиг. 2 - временная диаграмма сигналов, формируемых на выходах отдельных блоков. Устройство содержит источник 1 излучения, оптически связанной с ним интерферометр 2, включающий подвижный отражатель 3, скрепленный с преобразователем 4 перемещения, фотоприемники 5 и 6, установленные в плоскости формирования опорных и измерительных интерференционных полос, генератор 7 периодического сигнала, выход которого соединен с преобразователем 4 перемещения, первый формирователь 8, вход которого подключен к фотоприемнику 5, первый блок 9 выделения переднего фронта и первый блок 10 выделения заднего фронта, входы которых подключены к выходу первого формирователя 8, второй формирователь 11, вход которого подключен к фотоприемнику 6, второй блок 12 выделения переднего фронта и второй блок 13 выделения заднего фронта, входы которых подключены к выходу второго формирователя 11, генератор 14, первый блок 15 измерения временного интервала, входы которого подключены соответственно к выходу первого 9 и второго 12 блоков выделения переднего фронта, генератору 14 и генератору 7 периодического сигнала, второй блок 16 измерения временного интервала, входы которого подключены соответственно к выходу первого 10 и второго 13 блоков выделения заднего фронта, генератору 14 и генератору 7 периодического сигнала, третий блок 17 измерения временного интервала, входы которого подключены соответственно к выходу первого блока 9 выделения переднего фронта, выходу второго блока 13 выделения заднего фронта, генератору 14 и генератору 7 периодического сигнала, четвертый блок 18 измерения временного интервала, входы которого подключены соответственно к выходу второго блока 12 выделения переднего фронта, выходу первого блока 10 выделения заднего фронта, генератору 14 и генератору 7 периодического сигнала, блок 19 измерения периода, входы которого подключены соответственно к выходу второго блока 12 выделения переднего фронта, генератору 14, генератору 7 периодического сигнала, сумматор 20, входы которого подключены к выходу первого 15 и второго 16 блоков измерения временного интервала, блок 21 вычитания, входы которого подключены к выходу третьего 17 и четвертого 18 блоков измерения временного интервала, коммутатор 22, информационные входы которого подключены к выходу сумматора 20 и блоку 21 вычитания, блок 23 деления, входы "Делимое" и "Делитель" которого подключены соответственно к выходу коммутатора 22 и блоку 19 измерения периода, вспомогательный сумматор 24 первый вход которого подключен к выходу блока 23 деления, дешифратор 25 знака, вход и выход которого подключены соответственно к выходу блока 23 деления и второму входу вспомогательного сумматора 24, дешифратор 26 зоны, вход и выход которого подключены соответственно к выходу вспомогательного сумматора 24 и управляющему входу коммутатора 22. Измеряется перемещение объекта 27, оптически связанного с интерферометром 2. Интерферометр работает следующим образом. Источник 1 излучения формирует когерентный пучок света, направляемый в интерферометр 2, формирующий опорные и измерительные интерференционные полосы. Генератор 7 периодического сигнала формирует периодические сигналы, поступающие на преобразователь 4 перемещения. Подвижный отражатель 3, скрепленный с преобразователем 4 перемещения, осуществляет сканирование опорной и измерительной интерференционных полос относительно фотоприемников 5 и 6. На выходе фотоприемников 5 и 6 формируются опорный и измерительный сигналы, фазовый сдвиг между которыми определяется величиной смещения объекта 27. Сигнал, снимаемый с фотоприемника 5, преобразуется формирователями 8 в прямоугольные сигналы, поступающие на первые блоки 9 и 10 соответственно выделения переднего и заднего фронтов. Сигнал, снимаемый с фотоприемника 6, преобразуется формирователем 11 в прямоугольный сигнал, поступающий на вторые блоки 12 и 13 соответственно выделения переднего и заднего фронтов. Первый блок 15 измерения временного интервала измеряет первый временной интервал между сигналами, формируемыми первым и вторым 12 блоками выделения переднего фронта, заполняемый импульсами, поступающими с генератора 14. Второй блок 16 измерения временного интервала измеряет второй временной интервал между сигналами, формируемыми первым 10 и вторым 13 блоками выделения заднего фронта, заполняемый импульсами, поступающими с генератора 14. Числовые коды, пропорциональные измеренным временным интервалам суммируются сумматором 20. Третий блок 17 измерения временного интервала измеряет третий временной интервал между сигналами, формируемыми первым блоком 9 формирования переднего фронта и вторым блоком 13 формирования заднего фронта, заполняемый импульсами, поступающими с генератора 14. Четвертый блок 18 измерения временного интервала измеряет четвертый временной интервал между сигналами, формируемыми вторым блоком 12 формирования переднего фронта и первым блоком 10 формирования заднего фронта, заполняемый импульсами, поступающими с генератора 14. Числовые коды, пропорциональные измеренным временным интервалам вычитаются друг из друга блоком 21 вычитания. Удвоенное значение периода сигналов, формируемых вторым блоком 12 выделения переднего фронта измеряется блоком 19 измерения периода. Синхронизация измерения временных интервалов блоками 15-19 осуществляется сигналами, формируемыми генератором 7 периодического сигнала. Один из числовых кодов, формируемых на выходе сумматора 20 и блока 21 вычитания, пропорциональный величине фазового сдвига информационного и опорного сигналов, снимаемых с фотоприемников 5 и 6 один относительно другого, поступает через коммутатор 22 на вход "Делимое" блока 23 деления. Числовой код, формируемый на выходе блока 19 измерения периода, пропорциональный периоду информационного и опорного сигналов, поступает на вход "Делитель" блока 23 деления. Блок 23 деления осуществляет деление числовых кодов. На выходе блока 23 деления формируется результат, не зависящий от периода сканирования интерференциальных полос, относительно фотоприемников 5 и 6. Дешифратор 25 знака анализирует знак результата деления. В случае формирования положительного по знаку результата дешифратор 25 знака формирует логический 0, который складывается с результатом, полученным блоком 23 деления, в дополнительном сумматоре 24, на выходе которого формируется числовой код, пропорциональный смещению дробной части интерференционной полосы. В случае формирования отрицательного по знаку результата, формируемого на выходе блока 23 деления, дешифратор 25 знака формирует логическую 1, которая складывается вспомогательным сумматором 24 с результатом, формируемым на выходе блока 23 деления. Таким образом, на выходе вспомогательного сумматора 25 формируется результат, характеризующий в относительных единицах величину смещения интерференционной полосы, связанную с величиной смещения контролируемого объекта 27. При смещении интерференционной полосы в диапазоне, например, 0-120^о и 240-360^о дешифратор 26 зоны формирует сигнал, переключающий коммутатор 22 в состояние, при котором на вход "Делимое" блока 23 деления поступает числовой код, формируемый на выходе блока 21 вычитания. При смещении интерференционной полосы в диапазоне больше 120^о и меньше 240^о дешифратор 26 зоны формирует сигнал, переключающий коммутатор 22 в состояние, при котором на вход "Делимое" блока 23 деления поступает числовой код, формируемый на выходе сумматора 20. Использование устройства позволяет повысить помехозащищенность регистрации смещения интерференционной полосы при величине ее смещения, близкой к нулю или периоду. (56) Авторское свидетельство СССР N 362468, кл. Н 03 К 13/20, 1971. Авторское свидетельство СССР N 1237908, кл. G 01 B 21/00, 1984.

Формула изобретения

ИНТЕРФЕРОМЕТР С РЕГИСТРАЦИЕЙ СМЕЩЕНИЯ ДРОБНОЙ ЧАСТИ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ ПОЛОСЫ, содержащее оптически связанные источник монохроматического излучения, интерферометр, включающий подвижный отражатель, скрепленный с преобразователем перемещения, два фотоприемника, установленные в плоскостях формирования опорных и измерительных интерференционных картин, генератор периодического сигнала, выход которого соединен с преобразователем перемещения, два формирователя, входы которых подключены к фотоприемникам, первые блоки выделения переднего и заднего флангов, входы которых подключены к выходу первого формирователя, вторые блоки выделения переднего и заднего фронтов, входы которых подключены к выходу второго формирователя, генератор импульсов, первый блок измерения временного интервала, входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго блоков выделения переднего фронта, генератору импульсов и генератору периодического сигнала, второй блок измерения временных интервалов, входы которого подключены соответственно к выходу первого и второго блоков выделения заднего фронта, генератору импульсов и генератору периодического сигнала, блок измерения периода, входы которого подключены соответственно к выходам второго блока выделения переднего фронта, генератору импульсов и генератору периодического сигнала, сумматор, входы которого подключены к выходам первого и второго блоков измерения временных интервалов, блок деления, вход "Делитель" которого подключен к выходу блока измерения периода, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, оно снабжено третьим блоком измерения временного интервала, четыре входа которого подключены соответственно к выходу первого блока выделения переднего фронта, выходу второго блока выделения заднего фронта, выходу генератора, выходу генератора периодического сигнала, четвертым блоком измерения временного интервала, четыре входа которого подключены соответственно к выходу второго блока выделения переднего фронта, выходу первого блока выделения заднего фронта, выходу генератора импульсов и выходу генератора периодического сигнала, блоком вычитания, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого блоков измерения временного интервала, коммутатором, информационные входы которого подключены к выходам сумматора и блока вычитания, выход коммутатора соединен с входом "Делимое" блока деления, вспомогательным сумматором, первый вход которого подключен к выходу блока деления, дешифратором знака, вход и выход которого подключены соответственно к выходу блока деления и второму входу вспомогательного сумматора, дешифратором зоны, вход и выход которого подключены соответственно к выходу вспомогательного сумматора и управляющему входу коммутатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2