Интерферометр для измерения расстояний

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„э0„„1179103 (504 С 01 В 9/02

1 ю р зу

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3709942/24-28 (22) 09,12..83 (46) 15.09.85, Бюл. Р 34 (72) А.С.Медовиков (71) Владимирский политехнический институт (53) 531.715.1(088.8) (54)(57) ИНТЕРФЕРОИЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАССТОЯНИЙ, содержащий источник света, полупрозрачное зеркало, делящее излучение на опорный и измерительный пучки, в каждом из которых размещен уголковый отражатель, фотоприемник и электрически связанное с ним регистрирующее устройство, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью поВышения точности измерения больших расстояний, он снабжен двоякопреломляющим кристаллом, размещенным между источником света, выполненным в виде лазера, и зеркалом, частотомером и генератором СВЧ, электрически связанным с кристаллом и частотомером, регистрирующее устройство выполнено в виде синхронного детектора, умножителя частоты, генератора пилообразного напряжения, фазового модулятора и узкополосного усилителя, выходы генератора пилообразного напряжения соединены с фазовым модулятором, размещенным в опорном пучке, и с входом умножителя, выход которого соединен с одним из входов синхронного детектора, соединенного другим входом с узкополосным усилителем, вход которого соединен с фотоприемником.

1179103 жателя 6 наступает момент, когда плоскости поляризации опорного и дистанционного пучков совпадают. При этом регистрируют максимум сигнала интерференции. Величину перемещения отражателя 6 регистрируют по шкале.

Следовательно, разность хода интерферирующих пучков, равная удвоенному расстоянию, кратна длине вопны вращения плоскости поляризации. Тогда измеряемое расстояние равно D

= M v/F + d + c, где М вЂ” целое число, „известное из приближенного значения расстояния; F — частота СВЧ вЂ” колебаний; V — скорость света; d— разность отсчетов по шкале при перемещении отражателя 6; с — постоянная интерферометра.

ВНИИПИ Заказ 5650/39 Тираж

651 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Изобретение относится к измерительной технике и мажет быть использовано для точных измерений больших расстояний в геодезии, геофизике, машиностроении и других областях.

Цель изобретения — повышение точности измерения больших расстояний„

На чертеже изображена функциональная схема интерферометра для изме- 10 рения расстояний.

Интерферометр содержит источник света, выполненный в виде лазера 1, двоякопреломляющий кристалл 2, зеркало, коллиматор 3, полупрозрачное 15 зсркало 4, разделяющее световой поток на опорный и измерительные пучки. причем кристалл 2 размещен между лазером и зеркалом 4, уголковый отражатель 5, установленный в изме- 20 рительном пучке и уголковый отражатель б, установленный в опорном пучке, фазовый модулятор 7, установленный в опорном пучке, генератор 8 пилообразных напряжений, выход которо- 25 го соединен с модулятором 7, частотомер 9, генератор 10 СВЧ, выходом соединенный с кристаллом 2 и частотомером 9, умножитель 11, соединенный входом < генератором 8 пилообразного 3О напряже|шя, фотоприемник 12, узкопо- ло< пый усилитель 13, входом соединенный с фотоприемником 12, и синхронный детектор 14, один вход которого соединен с выходом умножителя 11, а дру- 3

35 гой вход — с выходом усилителя 13. . Интерферометр работает следующим образом.

При прохождении излучения лазера 1 через кристалл 2 плоскополяризованное 11 излучение изменяет ориентацию плоскости поляризации по гармоничес;кому закону с частотой, равной половине час-, тоты СВЧ-колебаний генератора 10.

Полупрозрачное зеркало 4 расщепляет излучение на опорный пучок, который проходит фазовый модулятор 7, уголковый отражатель 6 и падает на фотоприемник 12, и измерительный пучок который проходит до отражателя 5 и после отражения от зеркала 4 падает на фотоприемник 12, где интерферирует с опорным пучком. Максимальный сигнал интерференции будет при совпадении плоскостей поляризации опорного и измерительного пучков. На этом эффекте и основано измерение расстояний.

Для повышения точности регистрации максимума сигнала и уменьшения влияния турбулентности применена фазовая

\" модуляция света по пилообразному закону. С этой целью к фазовому модулятору 7 подключен генератор 8 пилообразных напряжений, другой выход которого подключен через умножитель 11 частоты к синхронному детектору 14.

Причем кратность умножения равна

2а /Л > где а — амплитуда изменения оптического пути в модуляторе 7; — длина волны света.

Сигналы с умножителя .11 частоты и интерференционный сигнал, пропущенный через фильтр — узкополосный усилитель 12 регистрируют на выходе

1 синхронного детектора 14.

При перемещении уголкового отраПри использовании изобретения отпадает необходимость в стабильности и перестройке длины волны. Точность измерения зависит только от точности частоты СВЧ-колебаний и точности регистрации максимума сигнала и составляет порядка 10 относ. ед.