Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта

Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советски>т

Социвлистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 180581 (21) 3 28 227/25-28 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 15,1182. Бюллетень ¹42

Дата опубликования описания 151182 1 М К„з

0 01 В 11/00

G 01 В 9/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (33) УДК 531.715.

1(088 8) (72) Автор изобретения

E.K.×åõîâè÷ (71) Заявитель

Институт электроники AH Белорусской CCP (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗЛ1ЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ОБ ЬЕКТА

20

30

Изобретение от носится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано, в частности, для изтлерения длины и линейных перемещений объектов.

Известен интерферометр типа Майкельсона для измерения линейных перемещений объекта с изменяемой оптической разностью хода, содержащий подвижную каретку, светоделитель, компенсирукщую пластину, неподвижное зеркало, подвижное зеркало, установленное на каретке с возмо>кностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости перемещения каретки, при этом направление пере лецения каретки составляет угол с оптической осью изменяющегося плеча (1) .

Недостатком известного интерферометра является низкая точность измерения иэ-за погрешностей, связанных с непрямолинейностью перемещения каретки, с отклонениями от заданного угла между направление перемещения

1 каретки и оптической осью из>леняющегося плеча. Кроме того, при перемещении зеркала с кареткой происходит его смещение в направлении, перпендкулярном оси интерферометра, что пт>и значительных интервалах перемещения вызывает необходитлость в увеличении размеров и массы самого зеркала.

Наиболее близким к изобретению по своей технической суцности является интерферометр для измерения линейных перемещений объекта, содер-. жаций последовательно расположенные источник света и коллиматор, каретку связываемую с объектом, светоделитель, три плоских зеркала, одно из которых подвижное, а одно неподви>хное, и фотоприемник. Подвижное плоское зеркало расположено под углом к оптической оси переменного плеча, одно из неподвижных плоских зеркал установлено по ходу световых лучей эа подвижным плоским зеркалом, а другое — закреплено в опорном плече 2).

Однако у известного интерферометра невысокая точность измерения, обусловленная тем,что цена интерференционных полос в нем не может быть меньше четвертой части длины волны используемого иэлучения, а также погрешностями установки и флуктуаций угла между плоскостью подвижного плоского зеркала и оптической осью переменного плеча. Известный интерферометр требует также довольно сложную

9 7411 2 юстиронку, предполагащщую наличие эталонного интерферометра для из>лерения линейных перемещений.

Поставленная цель достигается эа счет того, что интерферометр для измерения линейных перемещений объек- 5 та, содержащий послецонательно расположенные источник когерентного монохроматического света и коллиматор, каретку, связываемую с объектом, светоделитель, три плоских зеркала, од- 10 но иэ которых подвижное, а одно не.подвижное, и фотоприемник, снабжен трехлучевой голограммой, образованной нормальным опорным и двумя наклонными предметными световыми потоками, и двумя подвижными плоскими зеркалами, голограмма, светоделитель и все подвижные плоские зеркала располо>кены на каретке, голограмма установлена по ходу световых лучей за коллимато- 0 ром перед неподвижным плоским зеркалом, снетоделитель располох<ен перед голограммой, одно из поднижных плоских зеркал закреплено за голограммой параллельно ей, второе — перед голограммой параллельно светоделителю, а третье — между снетоделителем и фотоприемником.

На чертеже иэобрах<ена оптическая схема интерферометра для измерения линейных перемещений объекта.

Описываемый интерферометр содержит источник 1 когерентного монохроматического света, коллиматор 2, подвижную каретку 3, неподних<ное плоское зеркало 4, трехлученую голограмму 5, подвижные плоские зеркала 6-8, светоделитель 9 и фотоприемник 10.

Источник 1 когерентного монохроматического света и:.коллиматор 2 расположены последовательно и неподвиж- 40 ны. За коллиматором 2 на подвижной каретке 3 по ходу лучей установлена трехлучевая голограмма 5, образованная нормальным опорным и двумя .наклонными предметными потока ли. 45

3а голограммой 5 закреплены плоские зеркала 4 и б, первое иэ которыхнеподни>кно, а второе - связано с подвижной кареткой 3, Плоское зеркало б параллельно голограмме 5. Перед голограммой 5 на подвижной каретке 3 размещены плоские зеркала 7 и 8 и снетоделитель 9. Плоское зеркало 8 параллельно светоделителю 9. Плоское зеркало 7 помещено за светоделителем 9 и находится мех<ду ним и фотоприемником 10.

Интерферометр работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 когерентного <лонохроматического света расширяется коллиматором 2 и нормально- падает на голограмму 5, установленную на подвижной каретке 3. Ва голограммой 5 распространяются два восстановленных потока. Один из по- 65 токов, отразившись от плоских зеркал б н 8, направляется на снетоделитель 9. Второй поток отражается от неподвижного плоского зеркала 4. проходит голограмму 5 и также попа- дает на светоделитель 9. Потоки на снетоделителе 9 совмещаются и интерферируют. Интерференционный поток направляется плоским зеркалом 7 на

Оотоприемник 10.

При перемещении подвижной каретки 3 происходит изменение оптического пути н плече с неподвижным плоским зеркало>л 4, а, следовательно, и оптической разностью хода между интерферирующими на светоделителе 9 пучками света..Возникшую разность хода определяют по числу интерференционных полос при помощи фотоприемника 10.

Период интерференционной картины соответствует изменению разности хода лучей0 на длину волны используемого излучения А . При перемещении подвижной каретки 3 на расстояние х оптическая разность хода d равна

2L><, где Lx — изменение оптического пути до неподвижного плоского зеркала 4. Очевидно, что

С06 У»

Х где <>< — угол между направлением перемещения и направлением распрост ранения восстановленного потока (или угол между опорным и предметным пучками), Тогда

d 2.x=

Отсюда

Определяем из этого выражения цену интерференционных полос 1 сучетом того, что d е=

Wc0 <

Смещение на одну интерференционную полосу в описываемом интерферометре соответствует перемещению подвижной каретки,3 нарасстояние 1 .При изменении угла с моя<но мейять цену интерференционных полос 1 в пределах от нуля до g/2, так как

0 <:GSQ 1.

В описываемом интерферометре для измерения перемещений цена интерференционных полос может быть значительно меньше, чем четвертая часть длины волны излучения (О (1 Л/2).

Угол между направлением пучка н измерительном плече определяется уrлом между опорным и предметными потоками в процессе записи голограммы 5 и потому при проведении измерений он не меняется, что позволяет иоключить погрешности, обусловленные неточностью установки указанного угла. Интерферометр не требует сложной

974112

Формула изобретения

Составитель Л.Лобзова

Редактор Т.Парфенова Техред М.Тепер Корректор И.Демчик

Заказ 8675/54 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.ÓKãîðîä, ул.Проектная, 4 юстировки, так как угол с между направЛением перемещения и направлением распространения потока в измерительном плече задается при записи голограммы 5.

Таким образом, введение новых элементов и соответствующих связей позволяет повысить точность измерения более, чем в два раза. Описываемый интерферометр может найти 10 широкое применение в системах аттестации штриховых и концевых мер, в установках автоматизированного контроля линейных размеров топологии, плоско-параллельных объектов, в при- 15 борах для измерения показателей преломления прозрачных веществ.

Интерферометр для измерения линейных перемещений объекта, содержащий последовательно расположенные источник когерентного монохроматического света и коллиматор, каретку, связываемую с объектом, светоделитель, три плоских зеркала, одно из которых подвижное, а адно неподвижное, и фотоприемник, о т л и ч а ю щ и йс и тем, что, с целью повы :ения точности измерения, он снабжен трехлучевой голограммой, образованной нормальным опорным и двумя наклонными предметными световыми потоками, и двумя подвижннми плоскими зеркалами, голограмма, светоделитель и все под» ви><ные плоские зеркала расположены на каретке, голограмма установлена по ходу световых лучей эа коллиматором перед неподви;.<ным плоским зеркалом, светоделитель расположен перед голограммой, одно иэ подвижных плоских эерк 1л закреплено за голограммой параллельно ей, второе — перед голограмлой параллельно светодедителю, а третье — меиду светоделителем и фотоприемником.

Псточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 688821, кл. С 01 В 9/02, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 497466, кл. G 01 В 9/02, 1975 (прототип).