Устройство для измерения дробной части интерференционной полосы

Патент 991153

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

ru>991153 (61) Дополнительное к авт. свмд-вувЂ” (22) Заявлено 2603,81 (21) 3300897/18-28 (И) М.Кл.з

G 01 В 9/02

G 01 В 11/04 с присоединением заявки ЙоГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (33) УДК 531.717 (088. 8) Опубликовано 2301.83 Бюллетень HP 3

Дата опубликования описания 230183 (72) Авторы

-изобретения

E.K.×åõîâè÷ и Ю,r.Sypoa (71) Заявитель

Институт электроники AH Белорусской ССР

I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ.ДРОБНОЙ

ЧАСТИ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ ПОЛОСЫ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения микроперемеще- . ний различных объектов. 5

Известно. устройство .для измерения дробной части, интерференционной картины, содержащее оптически связанные источник монохроматического излучения, интерферометр с узлом сканиро- 10 вания интерференционной. картины, фотоприемник, генератор, блок формирования импульсных последовательностейfl).

Недостатком устройства является невысокая точность измерения дробной части интерференционной полосы.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для измерения дробной части интерференционной полосы, содержащее оптически связанные источник монохроматического излучения, интерферометр с узлом сканирования интерференцибнной картины, фотоприемник, два формирователя, генератор, блок формирования импульсных последовательностей, два счетчика, блок деления, индикатор, выход узла скани-. рования интерференционной картины соединен с входом первого формирователя, выход которого соединен с первым управляющим входом блока формирования импульсных последовательностей, второй управляющий вход которого подключен к выходу второго формирователя, вход которого подключен к фотоприемнику, выход генератора соединен с тактирующим входом блока формирования импульсных последовательностей, первый вход блока деления подключен к выходу первого счетчика, второй вход блока деления подключен к выходу второго счетчи" ка, а выход блока деления соединен с индикатором j2)

Недостатком устройства является появление динамической погрешности измерений дробной части интерференционной полосы в случае нелинейности скорости перемещения узла сканирования интерференционной картины.

ЦелЬ изобретения вЂ” повышение точности измерения дробной части интерференционной полосы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее оптически связанные источник монохроматического излучения,,интерферо-. метр с .узлом сканирования интерференционной картины, фотоприемник, 991153 два формирователя, генератор, блок формирования импульсных последовательностей, два счетчика, блок деления, индикатор, выход узла сканирования интерференционной картины соединен с входом первого форми- 5 рователя выход которого соединен с первым управляющим входом блока формирования импульсных последовательностей, второй управляющий вход ,которого подключен к выходу второго формирователя, вход которого подключен к фотоприемнику, выход генератора соединен с тактирующим входом блока формирования импульсных последовательностей, первый вход блока деления подключен к выходу первого счетчика, второй вход блока деления подключен к выходу второго счетчика, а выход блока деления соединен с индикатором, снабжено делителем частоты, третьим и четвертым счетчиками, блоком сравнения регистором памяти, а второй счетчик выполнен двухвходовым и первый вход блока сравнения подключен к выходу третьего счетчика, вход которого подключен к 25 выходу делителя частоты, вход которого подключен к первому выходу блока формирования импульсных последовательностей, второй выход которого соединен с входом четвертого счетчика, 30 выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, дополнительный вход второго счетчика подключен к выходу регистра памяти, управляющий вход которого подключен к выходу 3$ второго формирователя, а выход блока сравнения соединен с входами первого и второго счетчиков.

На чертеже представлена функцио нальная схема устройства. 4О устройство содержит источник 1 монохроматического излучения, интерферометр 2, узел Э сканирования интерференционной картины, фотоприемник 4, Формирователи 5 и б,. генератор 7, блок 8 формирования импульсных последовательностей, состоящий из триггеров 9 и 10 и логических элементов И 11 и 12, делитель

13 частоты, первый, третий и четвертый счетчики 14 вЂ” 1б, и второй счетчик 17, блок 18 сравнения, блок

19 .деления, регистр 20 памяти, индикатор 21, измеряются микроперемещения объекта 22.

Йыход узла 3 сканирования интерференционной картины соединен с входом первого формирователя 5, выход которого соединен с первым управляющим входом блока 8 формирования импульсных Гпоследовательностей!, второй щ управляющий вход которого подключен к выходу второго формирователя б, вход которого подключен к фотоприемнику 4, выход генератора 7 соединен с тактирующим входом блока 8 форми- 65 рования импульсных последовательностей, первый вход блока 19 деления подключен к выходу четвертого счетчика 1б, второй вход блока. 19 деления подключен к выходу второго счетчика 17, а выход блока 19 деления соединен с индикатором 21, первый вход блока 18 сравнения подключен к выходу первого счетчика 14, вход которого подключен к выходу делителя

13 частоты, вход которого подключен к.первому выходу блока 8 формирования импульсных последовательностей, второй выход которого соединен с входом третьего счетчика 15, выход которого соединен . c вторым входом блока 18 сравнения, дополнительный вход второго счетчика

17 подключен к выходу регистра 20 памяти, управляющий вход которого подключен к выходу второго формирователя б, а выход блока 18 сравнения соединен с входами первого и второго счетчиков 15 и 17.

Устройство работает следующим о6разом.

Источник 1 монохроматического излучения с интерферометром 2 формирует интерференционную картину, которая преобразуется фотоприемником 4 в электрический сигнал. При микро перемещении объекта 22, связанного с интерферометром 2, происходит смещение интерференционных полос интер ференционной картины относительно фотоприемника 4, Одновременно происходит сканирование интерференционной картины, относительно фотоприемника 4, узлом

3 сканирования интерференционной картины.

При формировании фотоприемником

4 сигнала, близкого к максимальному значению, формирователь б формирует первый информационный импульс, поступающий на второй управляющий вход блока 8 формирования импульсных последовательностей, который перебрасывает триггер 9 в состояние логическая 1, а триггер 10 в состояние логический 0 . При этом через логический элемент И 11. от генератора 7 на делитель 13 частоты поступают импульсы.

Емкость делителя 13 частоты выбирается исходя из дискретности ошибки индикации дробной части интерференционной полосы.

Импульсы с делителя 13 частоты поступают на вход счетчика 14,в котором накапливается результат, равный числу импульсов, поступивших с генератора 7, деленный на емкость делителя 13 частоты.

При поступлении импульса начала отсчета с узла З.сканирования, срабатывает формирователь 5, формирующий сигнал, поступающий на первый

991153

50 управляющий вход блока 8 формирования импульсных последовательностей, который перебрасывает триггер 9 в состояние логический 0, а триг.гер 10 вЂ” в состояние логическая 1 .

При этом заканчивается первый подцикл 5 измерений и: начинается. второй подцикл.

При этом через логический элемент

И 12, от генератора 7. на счетчик 15 поступают импульсы. ю

При поступлении на вход счетчика

15 числа импульсов, равного или крат1ного числу импульсов, накопленному в счетчике 14 в первый подцикл измерений, срабатывает блок 18 сравнения, 15 формирующий импульс поступающий -на вход счетчиков 16 и 17.

В счетчике 17 поступающие импульсы суммируются с числом, равным коэффициенту деления делителя 13 часто- 2О ты, которое переписывается .в .счетчик

17 из регистра 20 памяти при формировании первого информационного импульса.

При формировании второго информационного импульса с формирователя б, 25 второй подцикл измерения заканчивается и блок 19 деления осуществляет деление его числа, накопленного в счетчике 16 на числе,. сформирован. ного в счетчике 17. Результат де- 3О ления индицируется, индикатором 21

Если обозначить число импульсов, поступившее на вход делителя 13 частоты в первом подцикле измерения через N1, а число импульсов поступивших на вход счетчика 15 во втором подцикле измерений через N q а емкость делителя 13 частоты через и то в нервом подцикле измерения в счетчике 14 накопится импульсов. 40 вЂ” М„

Во втором подцикле измерения на выходе блока 18 сравнения сформируетй2 n.. ся :импульсов, которые-заполняют Ч„

45 ся в счетчике 16 и просуммируются с числом и, записанном в счетчике 17, при поступлении первого информационного импульса с формирователя 6..

При окончании второго подцикла измерения, блок 19 деления.осушестК2.п вляет деление числа 2,накопленного

N1 2 в счетчике 16, на число вЂ” +и, сфор 55 .;мированное в счетчике 17. да

Результат деления равен Н,т.е..

1 1 пропорционален дробной части интерференционной полосы. .60

Сброс счетчиков 14 вЂ” 17 и делителя 13 частоты осуществляется в начале первого подцикла измерений, информационным импульсом, формируемым формирователем 6. 65

Таким образом, измерение дробной части интерференционной полосы осуществляется внутри временного интервала, определяемого первым и вторым информационными импульсами, что приводит к уменьшению динамической погрешности измерений, вызываемой изменением скорости перемещения узла 3 сканирования интерференционной полосы.

Формула изобретения

Устройство для измерения дробной части интерференционной полосы, содержащее оптически связанные источник монохроматического излучения, интерферометр с узлом сканирования интерференционной картины, фотоприемник, два формирователя, генератор блок формирования импульсных после- довательностей, два счетчика, блок деления, индикатор, выход узла сканирования интерференционной картины соединен с входом первого формирователя, выход которого соединен с первым управляющим входом блока формирования импульсных последовательностей, второй управляющий вход которого подключен к выходу второго формирователя, вход которого подключен к фотоприемнику, выход генератора coe" динен C тактирующим входом блока формирования импульсных последова-, тельностей, первый вход блока деления подключен к выходу первого счетчика, второй вход блока деления подключен к выходу второго счетчика, а выход блока деления соединей с индикатором, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено делителем частоты, третьим и четвертым счетчиками, блоком сравнения, регистром памяти, а второй счетчик выполнен двухвходовым и первый вход блока сравнения подключен к выходу третьего счетчика, вход которого подключен к выходу делителя частоты, вход которого подключен к первому выходу блока формирования импульсных последовательностей, второй выход которого соединен с входом четвертого счетчика, выход которого соединен с вторым входОм блока сравнения, дополнительный вход второго счетчика подключен к выходу регистра памяти, управляющий вход которого подключен к выходу второго формирователя, а выход блока сравнения соединен с входами первого и второго счетчиков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шестопалов Ю.Н. Цифровой измерительный прибор. вЂ” Измерительная техника ", 1971, Р 12, с. 29-31.

2» Авторское свидетельство СССР

9 362468, кл. H 03 К 13/20, 1971 .(прототип) °