Оптический интерферометр для контроля линейных перемещений объекта

Оптический интерферометр для контроля линейных перемещений объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистнчеакнх

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii> 99686() (63) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 19.11 80 (21) 3006277/25-28 с присоединением заяаки HP(23) Приоритет— ра}М К з

G 01 В 11/00

6 01 В 9/02

ГосударственннЯ кемятет

СССР яо деааи изобретекиЯ и вткрытяЯ

Опубликовано 15.02.83. Бюллетень HP б

f53} УДЗС531. 715, 1.(088.8) Дата опубликования описания 15.02.83

Ю, й, Едигарян, Ю. С. Марданян и Н. А. Иср (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ OPbKKTA

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь1 зовано, в частности, для контроля линейных перемещений объекта, а также для применения в быстродействующих

Фурье-спектрометрах.

Известен оптический интерферометр типа Майкельсона, в одной из ветвей которого установлено зеркало с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль направления луча, например, с помощью электродинамического линейного двигателя Е1 3.

Однако этот интерферометр имеет небольшое быстродействие из-за наличия больших инерционных сил в моменты реверса подвижных частей, что приводит к вреднЫм колебаниям, снижающим точность контроля, требует большого энергопотребления, обусловленного вЬэвратно-поступательным режимом работы привода, и сложную конструкцию из-за весьма жестких требований, предъявляемых к точности углового положения сканирующего зеркала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является оптический интерферометр для контроля линейных перемещений объекта, содер-. жащнй последовательно расположенные источник йзлучднйя, светоделитель, делящий световой поток на две ветви, установленное в одной ветви эерйало, установленные в другой ветви зеркало и компенсатор разности хода, выполнейный в виде подвижного и неподвижного клиновидных элементов с нреломпяющими поверхностями, и приемное устройство )„2 1.

Преломляющие поверхности. клиновидных элементов плоские, клиновидные элементы представляют собой стеклянныр кщцця с равными преломпяющими углами, обращенными а противоположные стороны. Изменение разности хода в этих устройствах получается в результате изменения взаимного положения клиньев путем возвратно-поступательного перемещения одного из клиньев поперек луча.

Недостатками известного интерферометра являются низкая точность контроля,и сложность конструкции, поскольку возвратно-поступательное движение, имеющее место в известном интерферометре, характеризуется появлением больших инерционных нагрузок в моменты реверса подвижных частей, высоким энергопотреблением в

996860 переходном режиме движения. Кроме того, возвратно-поступательное прямолинейное сканирование требует точных и сложных направляющих элементов прямолинейного движения. .Цель изобретения — повышение точности контроля и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в оптическом интерферометре для контроля линейных перемещений объ- ® екта, содержащем последовательно расположенные источник излучения, светоделитель, делящий световой поток на две ветви, установленное в одной ветви зеркало, установленные в другой ветви зеркало и компенсатор разности хода, выполненный в виде подвижного и непоцвижного клиновидных элементов с преломпяющими поверхностями, и приемное устройство, преломляющие поверхности клиновидных @ элементов выполнены в виде винтовых поверхностей с образующими, перпендикулярными оси винтовой поверхности, а подвижный клиновидный элемент установлен с возможностью вращения 25 вокруг этой оси.

Шаг винтовой поверхности определен из соотношения

ЗО где.n — показатель преломления клиновидных элементов>

n .— - показатепь преломпения сре- 35 о ды; требуемая разность хода; угол между проекциями образующих, ограничивающих рабочий участок винтовой по» 40 верхности в плоскости, перпендикулярной оси винтовой поверхности.

На фиг. 1 изображен оптический интерферометр для контроля линейных перемещений объекта, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг.3то же, вид слева.

Интерферометр содержит последовательно расположенные источник 1 излучения и светоделитель 2, делящий ,световой поток на две ветви, установленное в одной ветви зеркало 3, установленные в другой ветви зеркало 4 и компенсатор разности хода, выполненный в виде неподвижного клиновидного элемента 5 и подвижного клиновидного элемента 6, установленного на оси 7, имеющей возможность враще- ния, и приемное устройство 8. Прелом-6Q ляющие поверхности клиновидных элементов 5 и 6 выполнены в виде винтовых поверхностей.

Образующие 9 и 10 винтовых поверхностей клиновидных элементов 5 и 6 65 перпендикулярны оси 7 вращения, сами винтовые поверхности обращены друг к другу.

Интерферометр работает следукщим образом.

Луч света от источника 1 излучения делится с помощью светоделителя 2 на два луча, которые, отражаясь от зеркал 3 и 4, интерферируют, что регистрируется с помощью приемного устройства 8. Один из лучей проходит через клиновидные элементы 5 и 6. При вращении клиновидного элемента 6 меняется суммарная толщина клиновидных элементов 5 и 6 и, тем самым, меняется длина оптического пути в этой ветви интерферометра.

Шаг в винтовой поверхности определяется исходя из заданной разности хода лучей (йх) и определен из вышеуказанного соотношения.

Таким образом, предложенный интерферометр позволяет упростить конструкцию, повысить точность контроля и быстродействие и уменьшить энергопотребление.

Все это достигается заменой возвратно-поступательного движения равномерным вращательным движением без реверса клиновидного элемента.

В этом случае имеет место установившийся режим равномерного вращательного движения, что обеспечивает возможность сканирования с весьма широким диапазоном скоростей. При этом в качестве направляющих используются простые по конструкции и хорошо зарекомендовавшие себя опоры вращения (например, серийно выпускаемые подшипники) °

Формула изобретения

Оптический интерферометр для контроля линейных перемещений объекта, содержащий последовательно расположенные источник излучения, светоделитель, делящИй световой поток на две ветви, установленное в одной ветви зеркало, установленные в другой ветви зеркало и компенсатор разности хода, выполненный в .виде подвижного и неподвижного клиновидных элементов с преломляющими поверхностями, и приемное устройство, о т л и ч аю щ и и с -я тем, что, с целью повьааения точности контроля и упрощения конструкции, преломляющие поверхности клиновиднйх элементов выполнены в виде винтовых поверхностей с образующими, перпендикулярными оси винтовой поверхности, а подвижный клиновидный элемент установлен с воэможностью вращения вокруг этой оси.

2. Оптический интерферометр по п. 1, отличающийся тем, 996860 рабочий участок винтовой поверхности в плоскости, перпендикулярной оси винтовой поверхности. что шаг винтовой поверхности определен из соотношения

Ttd x

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Андреев A. И. и др. Электродинамический привод для Фурье-спектрометра. -ОМП, 1977, < 10. щ 2. Чуриловский В. Н. и др. Теория и расчет приэменных систем. "Машиностроение", 1979, с. 170, 210, 250, 260 (прототип). где n — показатель преломления клиновидных элементов ;

n — показатель преломпения среды;

nx †. требуемая разность хода; о — угол между проекциями образующих, ограничивакицих

Фиь. 2

fu .s

Составитель Л, ЛобзоВа

Редактор Л. Веселовская Техред C.Ìèãóíîâà Корректор В. Прохненко

Подписное

Заказ 917/58 Тираж 600

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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