Интерференционный способ определения изменения расстояния

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интерферометрическим способам определения изменения расстояния. Цель изобретения - повышение точности определения изменения расстояния путем измерения амплитуды переменной составляющей интерференционного сигнала. В излучении источника 1 вьщеляют моду высокого порядка , затем вьщеленное излучение направляется в интерферометр со светоделителем 2 и отражателями 3, 4, на выходе интерферометра образуется интерференционный сигнал. Перемещением опорного отражателя 4 добиваются максимального значения Ар амплитуды переменной составляющей интерференционного сигнала, измеряемого фотоприемником 5 на выходе интерферометра . После перемещения объекта регистрируют значение амплитуды А переменной составляющей интерференционного сигнала и определяют величину в изменении расстояния до объекта из выражения Рт( 1/ /Т+(.А 1/ u/Tjx X ,( l+(2U/tru)j5))- (2Al/trw2)« А/АО, где РП,, Р h - полиномы. Лежандра степеней т, п; А - длина волны излучения; радиус перетяжки светового пучка. 1 ил. Ч (Л 4 4i СО 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСА ЛИН

„.80„„1449841 А 1 (51) 4 G 01 В 11/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4142476/24-28 (22).03.11.86 (46) 07.01.89. Бюл. 11 1 (71) Симферопольский государственный университет им. М. В. Фрунзе (72) В. В. Нестеров, C. Л. Головин и Ф. Н. Панков (53) 531.7(088.8) (56) Применение лазеров. Перев. с англ. /Под ред. В. П. Тычинского.

М.: Мир, 1974, с. 133-134. (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПОСОБ OIIPEДЕЛЕНА ИЗМЕНЕНИЯ РАССТОЯНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интерферометрическим способам определения изменения расстояния. Цель изобретения - повышение точности определения изменения расстояния путем измерения амплитуды переменной составляющей интерференционного сигнала. В излучении источника 1 выделяют моду высокого порядка ТЕМ „, затем выделенное излучение направляется в интерферометр со светоделителем 2 и отражателями

3, 4, на выходе интерферометра образуется интерференционный сигнал. Перемещением опорного отражателя 4 добиваются максимального значения А амплитуды переменной составляющей интерференционного сигнала, измеряемого фотоприемником 5 на выходе интерферометра. После перемещения объекта регистрируют значение амплитуды

А переменной составляющей интерференционного сигнала и определяют величину в изменении расстояния до объекта из выражения Р(1/ х Р„(1/ 1 (2Л1/ +o) )- 1((о)

= А/А,, где Pm Р „- полиномы Лежандра степеней m, n; л — длина волны излучения; ы — радиус перетяжки светового пучка. 1 ил.

1449841

Ао (3) 30

Изобретение относится к иэмери" тельной технике, в частности к интерферометрическим способам определения иэ менения расстояния.

Цель изобретения — повькпение точности определения изменения расстояния путем измерения амплитуды переменной составляющей интерференционного сигнала, 10

На чертеже изображено устройство, ! Реализующее способ, Устройство содержит источник 1 излучения, иитерферометр со светоделителем 2 и отражателями 3 и 4 и фо- 15 топриемник 5, отражатель 3 закреплен на объекте, изменение расстояния до которого определяется„ а отражатель

4 является опорным.

Способ осуществляется следующим 20 образом.

В излучении источника 1 вьделяют моду высокого порядка ТЕМ,„„, например, способом раэъюстировки зеркал резонатора источника. Порядок выдео ленной моды (значение m, n) опреде) ляют визуально. Распределение поля излучения моды ТЕМ,,„ описывается формулой

ы, - радиус "перетяжки" пучка.

Перемещением опорного отражателя

4 добиваются максимального значения

A амплитуды переменной составляющей интерференционного сигнала, измеряемого фотоприемником 5 на выходе интерферометра, Согласно формуле (2) такое положение соответствует d z = О.

Изменение расстояния до объекта на величину 1 приводит к появлению к плечах интерферометра разности хода да = 21, в результате чего изменяется амплитуда переменной составляющей интерференционного сигнала. Значению зарегистрированной приемником амплитуды А переменной составляющей интерференционного сигнала соответствует величина 1 изменения расстояния до объекта, определяемая из выражения

А gz) Р )P (— — - — — 1 о

1 х

1+ (— " " ) (2) Гсо <

50 где Р, Р„- полииомы Лежандра порядка m и и;

A — длина волны излучения;

Е(х, у, z) Н (P2 — — ) Н„(12 — — ° ц>(2) > 2)

1 „

Мк) (1)

35 где Н„„Н„- полиномы Эрмита порядка ш, п;

Q(z) - радиус пучка на расстоянии z от "перетяжки".

Затем вьделенное излучение направля- 40 ется в иитерферометр, На выходе интерферометра образуется интерферометрический сигнал, зависимость амплитуды А переменной составляющей которого от разности хода D z в плечах ин- 45 терферометра имеет вид

Исследование этого выражения показывает, что зависимость амплитуды А переменной составляющей интерференпионного сигнала от разности хода а з при увеличении порядка m, п выделяемой моды становится круче, и определенное изменение d z приводит к более значительным изменениям Л при более высоких значениях m, и. Таким образом выделение в излучении источника 1 моды высокого порядка позволяет увеличить точность и чувствительность определения и г более чем на порядок.

Формула изобретения

Интерференционный способ определения изменения расстояния, заключающийся в том, что направляют излучение на объект, регистрируют интерференционный сигнал до и после перемещения объекта и определяют изменение расстояния, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, перед направлением излучения из него вьделяют одну из мод высокого порядка TEN », до перемещения объекта смещают опорный отражатель интерферометра до получения максимального значения Ар амплитуды пере4

IC ) А

Составитель С. Дмитриев

Редактор В. Бугренкова Техред М. Ходанич Корректор И. Муска

Заказ 6957/41 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4

1449841 менной составляющей интерференционного сигнала, после перемещения объекта регистрируют значение амплитуды А переменной составляющей интерйеренцион- > ного сигнала и определяют величину 1 изменения расстояния до объекта иэ ! где Р ь выражения

P - полиномы Лежандра степенейа, и; — длина волны излучения; о, — радиус перетяжки светового пучка.