Устройство для измерения перемещений

Устройство для измерения перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений в широком диапазоне измеряемых величин. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений за счет обеспечения работы параметрического преобразователя в стационарных условиях и независимого измерения целого числа порядков интерференции и ее дробной части. Перед началом измерения посредством узла 7 сканирования зеркало 5 выставляют в положение, при котором фотоприемник 10 регистирирует максимум полосы, и снимают показание параметрического преобразователя. После перемещения объекта, связанного с зеркалом 4, регистрируют целое число полос счетчиком 11. После этого осуществляют перемещение зеркала 5 до появления ближайшего интерференционного максимума, снимают повторно показание параметрического преобразователя и по разности показаний определяют дробную часть полосы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„15503)4 (x 01 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 441 3 !89/ 4-28 (22) 0>.0 .88 (46) 15 ° 03 ° 90. л юл. М 10 (72) A.b. Курзнер, В.Н..Носаль и Е,В. шедоров (Я) Ы 1.715(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

/18698, кл. Г 01 В 9/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕНЕ-! 1ЕНИЙ (Я) ИзоЬретение относится к измери" тельной технике и может быть использовано для измерения линейных геремещений в широком диапазоне измеряемых величин. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений за счет обеспечения раЬоты параметрического преоЬра зователя s стационарнь1х условиях и независимого измерения целого числа lo рядков интерференции и ее дробной части. Иеред началом измерения посредством узла 7 сканирования зеркало выставляют в положение, при котором фотоприемник 10 регистрирует максимум полосы, и снимают показание параметрического преобразователя. После перемещения сЬъекта,, связанного с зеркалом 4, регистрируют целое числе полос счетчиком 11. Цоспе этого осуществляют перемецение зеркала g до поя вле ни я ближа и шег о и нт ерф ер ен ци онного л;аксимул1а, снимают повторно показа ни е па ракет pv чес кого и реобра зова т еля и по разности показаний определяют дробную часть полосы ° 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может Ьыть использовано для измерения линейных перемещений в широком диапазоне измеряемых величин.

Целью изоЬретения является повышение точности и расширение диапазона измерений за счет оЬеспечения работы параметрического преобразователя в стационарных условиях и независ,имого измерения целого числа порядков интерференции и ее дробной части о

Иа чертеже представлена схема уст- 15 ройст ва для измерения перемещений.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучения (лазер), светоделитель излучения, образованный зеркалами 2 и 3, первый резонатор Фабри-Перо, состоящий из подвижного зеркала 4 и зеркала, второй резонатор фабри-Перо, образованный зеркалом 6, установленным неподвижно, и зеркалом Ц, являющимся общим для обоих 25 резонаторов, узел 7 сканирования, связывающий зеркала и 6, параметрический преоЬразователь (например, емкостной), неподвижный элемент 8 которого связан с зеркалом 6, а подвиж- g0 ный 9 — с зеркалом 5, фотоприемник 10, счетчик !1 интерференционных полос, оптическую заслонку 12 и блок 13 управления, электрически связанный с узлом 7 сканирования и фотоприемником

10, Устройство работает следующим образомм.

Излучение лазера 1 поступает всветоделитель (полупрозрачное зеркало 2 щ и зеркало 3), на выходе которого формируются два параллельных пучка. Оба пучка поступают в оптическую систему, образованную зеркалами 4 — 6, каждое из которых перпендикулярно осям пучков. На выходе системы оба пучка погеременно поступают на фотоприемник l0 в зависимости от положения заслонки 12, расположенной между резонаторами и фотоприемником. Заслонка 12 выголнена с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной осям пучков, и может перекрывать каждый из пучков, причем положение на пути пучка, выходящего из второго резонатора (зеркала 5 и 6), является основным, Первый резонатор Фабри-Перо образован зеркалами 4 и и служит для измерения перемещения объекта, на котором установлено зеркало 4, в целых единицах длин полуволн излучения лазера 1.

Второй резонатор @абри †Пе образован зеркалами g и 6 и сл,жит для градуировки параметрического (емкостного) преобразователя, используемого для определения дробной части орядка интерференции. Элемент 8 параметрического преобразователя жестко связан с зеркалом 6, установленным негодвижно, а элемент Я вЂ” с зеркалом 5, выполненным с возможностью сканирования, что обеспечивается узлом 7 сканирования, связывающим зеркала 5 и 6. Узел

7 сканирования может быть выполнен, например, в виде пьезоэлектрического преоЬра зователя, зле ктричес ки с вязанного с блоком 13 управления „представляющим собой в та ком случае стабилизированный упра вляемый высоковольтный источник ЭДО. В том же Ьлоке располо" жена система измерения параметра параметрического преобразователя.

Градуировка параметрическсго npeobразователя проводитс.=, следуюшим образом. Заслонка 12 перекрывает светоВои пучок выходящий vi э i iep вог о peэ о натора Фабри-Перо (эерк=-ла ) 4) открывая доступ в фотоприемник 10 излу.чению, прошедшему чеэеэ второй резона тор Фабри -Перо (зеркала, 6) ",канируя зеркало с помощью узла 7 сканирования, измеряют значения параметра преобразователя в моменты, когда фотоприемник 10 per истpv рует интep— ференционные максимумы, По измеренному счетчиком !1 числу интерференционных полос и известному значению длины волны лазера получают зависимость параметра преобразователя от микроперемещения зеркала 5 относит ельно зеркала 6 (коэффициент К) .

Измерение перемещения объекта осуществляется следующим обра зои „Заслонка 12 находится в своем основном псложении (световой пучок иэ ьторого резонатора перекрыт), нри котором на фотоприемник 10 поступает. излучение,, прошедшее через первый резона 1.ор Фабри-Перо (зеркала 4, 3) . Перед началом измерения с помощью узла 7 сканирования зеркало 5, общее для двух резо",àторов, выставляется в положение. при котором фотоприемник 10 регистрирует максимум интерференционной полосы, При этом снимается показание парамет5 15503 рического преобразователя U,. 11осле этого перемещают объект (зеркало 4) и регистрируют целое число интерференционных полос N по показанию счетчика 11 полос. Для определения дробной части порядка интерференции с помощью узла 7 сканирования осуществляется перемещение зеркала g в направлении перемещения ОЬъекта (зеркало Ч) до появления Ьлижайшего интерференционко—,о максимума по.показанию фотоприемника 10. При этом снимается второе показание параметрического преобразователя U„. Перемещение 1. объекта вычисляется по формуле

L = --- Ч+Г

1Ч 6 ватель в про,эссе измерений не перемещается, следовательно, наход ся ь ста ционарных условиях, обеспе:-:ивающих постоянство его градуировочн, характеристики. Точность измерен, и повышается еще и тем, что в прс .:ессе измерений в отличие от прототипа в предлагаемом устройстве используется один фотоприемник 10, попеременное использование которого обеспечивается оптической заслонкой 12. К повышению точкости измерений приводит Также существенное упрощение процедуры измерений, не требующей перемещений отдельных элементов измерительной системы, их жесткого соединения и по -.ледука,- его разъединения, необходимых в про,;типе.

30

50 где ф - известная длина волны излучения лазера;

Š— дробная часть порядка интерференции Г =K(U -U .l;

К вЂ” градуированный коэффициент параметрического преобразователя.

Высокая точность измерения перемещения и расширение диапазона измерений ОЬусловлены следующим. Поскольку элементы параметричес

ob.üåêò îì (з ер калом 4), имеет место независимое измерение целого числа порядк >в интерференции N и дробной части Я . Следовательно, режим раооты параметрического преобразователя не ограничивает диапазона измерения первого резонатора фаЬри-Перо (зеркала 4, ) . H то же время диапазон измерения параметрического греобразователя весьма узок и не превышает 2-3

1 порядков интерференции. Этот диапазо должен включать в сеЬя два положения зеркала 5 при настройке на максимум интерференционной полосы в начале и я конце процедуры измерения. В столь узком диапазоне измерения параметрические преобразователи не имеют погрешности из-эа нелинейности характеристики преобразования, Кроме того, точность измерения повышается из-за того, что в данном устройстве параметрический преобразоформула из о:..:рет ения

Устройство для иэчерения перемещений, содержацее поспедователько установленные источник когерентного излучения и светоделитель, предназначенный для деления изпучения на два параллельных пучка. расположенные го ходу разделенных пучков первый и второй резокаторы шабри-Перо эыполнекньi å = с обц1им зеркалом, зеркало первого резонатора предHàçHàèeíî для крепления к объекту. параметрический преобразователь, элементы которого закреплены

На зеркалах резонаторов, узел сканирования, соедккекнь и с зеркалом одного иэ резонаторов, фотоприемник, расположенный в выхсдном пучке резонаторов и счетчик иктерференционных полос,.отличающееся тем, что, с целью повышения точности и pdc шире,- ия диапа зона измерений, оно снабжено непрозра чной заслонкой, установленной между резонаторами и фотоприемником с воэможностью перемещения перпендикулярно направлению выходящих иэ резонаторов пу ;ков, зеркало второго резонатора установлено неподвижно, узел сканирования соединен с общим зеркалом, а элементы параметрического преобразователя закреплены соответственно на зеркале второго резонатора и общем зеркале.