Способ измерения взаимного сдвига двух систем интерференционных полос в белом свете

Способ измерения взаимного сдвига двух систем интерференционных полос в белом свете

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических республик

О Л Й б-АА --й Й Е

Й ЗОБРЕТЕЙ ЙЯ

xix,7Î8143 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 04.08.75 (21) 2165523/25-28 с присоединением заявки Рй— (23) Приоритет (51)М. Кл.

6 01 В 9/02 йвудлрстванньй каннтет

СССР па делан наабретеннй в открытий

Опубликовано 05.01.80. Ьюллетень ¹ 1

Дата опубликования описании 07.01.80 (53) УДК

531.717.86.082 (088,8) Н. Ф. Никитенко, Н. Н. Кукса, Т. А. Сычева, А. Г. Гуйван, В. И, Голованов и Б. Л. Арлов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЗАИМНОГО C?

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОЛОС В Б:=.:ОМ С.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения параметров интерференционных полей.

Известен способ измерения сдвига системы интерференционных полос в белом свете, заключающийся в том, что проецируют анализируемую интерференционную картину на фоточувствительную поверхность фотопреобразователя, сканируют интерференционную картину перпендикулярно интерференционным полосам, детектируют видеосигнал, соответствующий интерференционным полосам, и по его нулевому уровню судят о наведении на ахроматическую полосу (1) .

Недостатком этого способа является то, что он позволяет измерять только концевые меры, . т.е. линейные величины, причем диапазон геометрических размеров измеряемых объектов ограничен.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ измерения взаимного сдвига двух систем интерференционных полос в белом свете, преимущественно павной толщины. заключаюшейся в том, что проецнр,"." . . "..:. -" =.-..;: .с:.—,:.;.офе1-.енцгонную к»; э1:..." к-,-о о: увств .тельную поверхносл.. фот1прс-.::..р л- ва ечя, сканлруют интерференцисп: - .-.- -ка1-т;.:у перпендикулярно интерференционны;; полосам, по крайней мере одной системы х-:о;:ос, ээпэмнзсют максимальные амплитуды видеосигналов на одном нз кадров, соответствуюшне центрам снмметрии ахроматических пслос„и сравнивают их с теми же вндеоснгц".,л;- н в счедуюшем кадре (2) .

Однако его недостаток заключается в отсутствии высокой точности н стабильности измерений, ввиду того, что положение максимума ахроматической полосы выделяют обычными электрическими методами, например

15 масштабированием интервала времени. Кроме того данный способ не предназначен для измерения направления .сдвига ннтерференционных полос.

Цель изобретения —. повышение точности

26 и стабильности измерения и определение направления дм., Это достигается за счет того, по при реализации предложенного способа помимо извест708!43

3 ных операций кроме того формируют анализируемую интерференционную картину в монохроматическом свете с известной длиной волны и при ее сканировании определяют среднюю ширину интерференционных полос, результат вычисления запоминают в виде коэффициента пересчета в цифровой форме, выбирают по одной строке в каждой системе полос, измеряют на выбранных строках временные интервалы от моментов времени, соответствующих началам развертки выбранных строк, до моментов, соответствующих центрам симметрии ахроматических полос, результаты запоминают в виде цифровых иодов, а величину и направление сдвига двух систем полос определяют по разности этих иодов.

На фиг, 1 изображена структурная схема устройства, реализующая предложенный способ; на фиг. 2 — временная диаграмма процесса измерений.

Для реализации способа используется оптический интерферометр 1, телевизионная камера

2, генератор 3 управляющих сигналов, видеоконтрольное устройство 4, переключатель 5, блок 6 формирования коэффициента пересчета, блок 7 запоминания максимальной амплитуды первого канала, компаратор 8 первого канала, блок 9 формирования временных интервалов первого канала, блок 10 запоминания максимальной амплитуды второго канала, компаратор 11 второго канала, блок 12 формирования временных интервалов второго канала, реверсивный счетчик 13 и цифровой индикатор 14.

Процесс измерении заключается в следующем. 35

Интерференционное поле, создаваемое интерферометром 1, проецируют на фоточувствительную поверхность передающей трубки камеры 2.

Наблюдая две системы полос интерференции на экране видеоконтрольного устройства 4 выбирают строки телевизионного растра по одной на каждой системе полос. Переключатель

5 находится при этом в положении М. Подлежащая анализу интерференционная картина формируется сначала в монохроматическом свете и представляет собой две системы темных и светлых полос, разделенных линией — границей раздела. Интерференционную картину располагают относительно сканирующего растра телевизионной трубки так, чтобы одна из выбранных строк была перпендикулярна к интерференционным полосам. В блоке 6 формирования коэффициента пересчета вьщеляются периоды электрического сигнала, соответствующие широким полосам (пространственному распределению яркости в монохроматической интерференционной картине) вдоль строки перпендикулярной к интерференционным полосам. Длительность выделенных периодов (ши4 рины полос) усредняется, например, путем определения интервала времени, соответсвую. щего считыванию определенного количества целых полос, с последующим делением полученного промежутка времени на число этих полос. Результат. умножается на коэффициент преобразования К, устанавливающий однозначное соответствие между шириной интерференционной полосы и периодом электрического сигнала. Таким. образом в блоке 6 формируется код коэффициента пересчета, устанавливающий соответствие между длиной волны монохроматического света и промежуточном времени, в течение которого электронный луч передающей трубки перемещается по строке из одной точки в другую. Код коэффициента пересчета запоминается в цифровой форме и поступает на входы блоков 9 и 12 формирования временных интервалов непрерывно в течение цикла измерений. Для измерения сдвига двух систем интерференционных полос в белом свете та же интерференционная картина формируется затем уже в белом свете и проецируется по фоточувствительную поверхность передающей трубки. Переключатель 5 устанавливается в положение Б. Интерференционная картина (фиг. 2а) в белом свете представляет собой две системы 15 и 16 цветных полос, разделенных границей 17 раздела, В центре каждой из двух систем интерференционных полос находятся ахроматические полосы 18 и 19, Видеосигнал, генерируемый трубкой при считывании интерференционного поля в белом свете, пропорционален распределению яркости по строке. Видеосигнал будет максимальным, когда электронный луч передающей трубки находится в том месте фоточувствительной поверхности, куда спроецирован центр ахроматической полосы. При измерении оба канала устройства, реализующего предложенный способ работают одинаково. Первый канал обрабатывает видеосигналы от системы полос

15, а второй — от системы 16. На первом же кадре (фиг. 2б) после переключения переключателя 5 в положении Б видеосигнал 20 от выбранной строки 21 поступает в блок 7, который запоминает значение максимальной, амплитуды видеосигнала Um< первого канала.

По сигналу управляющего генератора 3 видеосигнал 22 от строки 23 поступает в блок 10, который запоминает значение максимальной амплитуды видеосигнала Um второго канала.

Сигналы от всех других строк телевизионного растра в измерительную часть устройства не поступают. На втором кадре (фиг. 2в) в момент начала строк 21 и 23 блоки 9 и 11 формирования временных интервалов считывают время и преобразовывают его в код в соответствии с ранее полученным коэффициентом

708143 пересчета. Одновременно на вход компаратора 8 поступают видеосигнал 24 и напряжение

Urn, а на вход компаратора 11 — видеосиг 1 нал 25 и напряжение Оп, . В момент равенст2 ва этих, напряжений с соответствующими максимальными значениями напряжений видео) сигналов второго кадра компаратор 8 формирует импульс 26, а компаратор 11 — импульс

27. Импульс 26 прекращает поступление кода временного интервала 28 (t<) а импульс 27— кода временного интервала 29 (t <), следовавших на реверсивный счетчик 13. Код временного интервала первого канала записывается в счетчик со знаком плюс, а код временного интервала второго канала — co знаком минус. Информация о величинах максимальных

° амплитуд видеосигналов, запомненная на первом кадре в блоках 7 и 10 на следующей строке стирается. Разность кодов, поступивших в счетчиках 13 по первому н второму каналам,,пропорциональна промежутку времени 30 (t — t ) и определяет величину относительного сдвига двух систем.интерференционных полос в белом свете (фиг. 2г). Значение сдвига в метрических единицах фиксируется индикатором 14.

Способ позволяет расширить диапазон измерений, повысить точность и стабильность результатов, дает возможность определять направstems сдвига двух систем интерференционных полос в белом свете.

Формула изобретения

Способ измерения взаимного сдвига .двух систем интерференциониых полос в белом

6 . свете преимущественно равной толщины, заключающийся в том, что проецируют анализируемую интерференционную картину на фоточувствительную поверхность фотопреобразовате5 ля, сканируют интерференционную картину перпендикулярно интерференционным полосам, по крайней мере одной системы полос,запоминают максимальные амплитуды видеосигналов на одном из кадров, соответствующие центрам симметрии ахроматических полос, и сравнивают их с теми же видеосигналами в следующем кадре, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности и стабильности измерения и определения направления сдвига, формируют анализируемую интерференционную картину в монохроматическом свете с известной длиной волны и при ее сканировании определяют среднюю ширину интерференционных полос, результат вычисления запоминают в виде коэффициента пересчета в цифровой форме выбирают по одной строке в каждой системе полос, измеряют на выбранных строках временные интервалы от моментов времени, соответствующих началам развертки выбран25 ных строк, до моментов, соответствующих центрам симметрии ахроматических полос, результаты запоминают в виде цифровых кодов, а величину и направление сдвига двух систем полос определяют по разности этих зо кодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Н 4)3367, кл г01 В 9/02, 1971.

35 2. Журнал "Trans. Am. Inst, Etektr 1972, par 1 р. 392 — 395, 1953 (прототип).

708143

17 гз

®..r

Составитель Л. Юров

Техред Э. Чужик

Редактор А. Шмепькин

Корректор Е. Папп

Тираж Я01 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ. 8469/33

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