Интерферометрический способ измерения расстояния или плосткостности

Интерферометрический способ измерения расстояния или плосткостности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

-Г,. и 12492 () 1,ОПИСАНИЕ ,ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ceca Фонетекнк

Йлкалнстлчвскнк

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.07.78 (21) 2639465/25-28 (Ы) М.К .

G 01 B 9/02

6 01В 11/14 с присоединением заявки №

Государственный комнтвт

СССР по делам изобретеннй и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень № 12 (53) УДК 531.715,1 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (72) Авторы изобретения

Д. Д. Литвинов, Е. М. Кулешов и В. К, Киселев

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиофизики и электроники АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

РАССТОЯНИЯ ИЛИ ПЛОСКОСТНОСТИ

Язобретение относится к измерительной технике, в частности к интерферометрическим методам измерения расстояний или плоскостности, Известен интерферометрический способ измерения расстояния или плоскостности, заключающийся в том, что пропускают когерентные колебания через дифракционную решетку, располагаемую параллельно контролируемой поверхности, и регистрируют интерференционную картину (1).

Недостаток способа состоит в невысокой точности измерения, что обусловлено малой контрастностью интерференционной картины, особенно при измерениях расстояния или плоскостности объекта, изготовленного из материала с малой отражательной способностью.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Для этого по предлагаемому способу пропускают линейно-поляризованные колебания через поляризующую дифракционную решетку, разворачивают азимутальную плоскость поляризации колебаний и плоскость пропускания решетки, получают циркулярно-поляризованные колебания путем изменения относительной разности хода колебаний, отраженных от решетки и контролируемого объекта, сдвигают их по частоте на постоянную величину и преобразуют в линейно-поляризованные колебания.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне колебаний.

Устройство содержит генератор 1 когерентных линейно-поляризованных колебаний, узел 2 относительного разворота плос(О кости поляризации исходного пучка, поляризующую дифракционную решетку 3, объект 4; Устройство содержит также лучевод 5, к которому крепится решетка 3, сдвигатель 6 частоты и анализатор 7 поляриза(5 ции.

Способ осуществляется следующим обравом.

Пучок когерентных линейно-поляризованных колебаний от генератора 1 подают на узел 2 относительного разворота плоскости поляризации исходного пучка и плоскости пропускания поляризующей решетки 3, выравнивают интенсивности отраженных колебаний от объекта 4 и решетки 3 путем от25 носительного разворота азимутальной плоскости поляризации пучка и азимутальной плоскости пропускания решетки 3.

При использовании данного устройства для индикации наличия биения объекта 4

30 (вала) с большим радиусом кривизны ре724921 шетку 3 жестко крепят к уголковому излому лучевода 5, который может быть фиксированным либо с плавно регулируемым углом излома. Затем изменяют относительную раз-. ность хода составляющих пучка, отраженных от решетки 3 и объекта 4, регулировкой угла излома, либо изменением длины волны

СВЧ колебаний, либо приближением или удалением решетки 3 от вала.

Методом последовательных приближений при произвольном положении объекта 4 (вала), параллельном решетке 3, поочередно регулируя узел 2 и изменяя разность хода составляющих пучка, пблучают циркулярнополяризованные колебания в результирующем отраженном пучке. Затем эти колебания сдвигают по частоте на постоянную величину, пропуская их через сдвигатель 6 частоты, йреобразуют в линейно-поляризованные, пропуская через анализатор 7 поляризации, детектируют, усиливают на удвоенной частоте сдвига, еще раз детектируют (с целью повышения чувствительности лучше синхронное детектирование) и подают на прибор постоянного тока (на чертеже не показан), нулевое показайие которого соответствует циркулярной поляризации на входе анализатора 7. Отклонение стрелки прибора постоянного тока при вращении обмеряемого вала от нуЛевого показания указывает на наличие биений.

В данном способе наиболее точно регистрируется положение минимумов картины биений амплитуды сигнала на детекторе в зависимости от разности фаз 6 колебаний, отраженных от решетки и объекта. Расстояние между двумя соседними минимумами этой картины соответствует изменению величины Ь не на 2л, а на л радиан, т. е. период картины биений оказывается вдвое меньшим, чем в известном способе.

Удвоение густоты картины биений объясняется тем, что в предложенном способе точкам нулевого сигнала на детекторе соответствует как правая, так и левая"циркулярная поляризация колебаний, поступающих на анализатор 7. При этом соседним точкам нулевого сигнала соответствуют две взаимноортогональные циркулярные поляризации (одной точке — правая, другой точке — ле вая). Расстояние между точками с ортогональными поляризациями соответствует, как известно, изменению разности фаз 6 на

G я радиан. Для определения расстояния или перемещения по минимумам интерференций в воздухе можно воспользоваться следующим выражением:

d = (2n — 1)

8 сова

10 где d — расстояние между решеткой и объектом; и — порядковый номер минимума;

)5 Хс — длина волны СВЧ колебаний; а — угол падения волны.

Интерферометрический способ обеспечивает высокую точность измерения расстояния или плоскостности путем исключения

20 погрешности за счет малой контрастности интерференционной картины, обусловленной использованием поляризованных колебаний определенным образом.

25 Формула изобретения

Интерферометрический способ измерения расстояния или плоскостности, заключающийся в том, что пропускают когерентные колебания через дифракционную решетку, располагаемую . параллельно контролируемой поверхностй, и регистрируют интерференционную картину, отл и ч а ю щ и и ся тем, что, с целью повышения точности измерений, пропускают линейно-поляризованные колебания через поляризующую дифракционную решетку, разворачивают азимутальную плоскость поляризации колебаний и плоскость пропускания решетки, получают

40 циркулярно-поляризованные колебания путем изменения относительной разности хода колебаний, отраженных от решетки и контролируемого объекта, сдвигают их по частоте на постоянную величину и преобразу4 ют в линейно-поляризованные колебания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 2636211, кл. G 01В 9/02, 1977 (прототип) .

72492I

Редактор О. Юркова

Заказ 352/9 Изд. № 211 Тираж 810 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Климова

Техред А. Камышникова

Корректоры: Т. Трушкина и А. Степанова