Способ определения дробной части порядка интерференции

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых линейных перемещений с высокой точностью. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет исключения операций, связанных с изменением частоты модуляции. В устройстве, реализующем способ, осуществляют с помощью пьезовибратора 4 модуляцию оптической длины опроного плеча с амплитудой А интерферометра, образованного источником 1 оптического излучения, светоделительным кубиком 2, зеркалом 3 и отражающей поверхностью пьезовибратора 4. Из выходного сигнала, регистрируемого фотоприемником 6 с помощью полосовых фильтров 9-11, выделяют три гармонические составляющие с амплитудами U N-1,U N, U N+1, по которым вычислитель 12 определяет дробную часть порядка интерференции σ 0 по формуле, где λ - длина волны источника оптического излучения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУ БЛИН

1580156 А 1

С 1

a%%JIъФ (и) ($))5 G 01 В 9 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ. ГКНТ СССР (21) 4341591/24-28 (22) 10 . 12. 87 (46) 23.07.90. Бюл. Ф 27 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) Г.Л.Киселев, П.В.Коленько, А.И.Лачугин и А.Ф.Ульянов (53) 621.375.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 505876, кл. С 01 В 9/02) 1976. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДРОБНОЙ ЧАСТИ ПОРЯДКА ИНТЕРФЕРЕНЦИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых линейных перемещений с высокой точностью.

Цель изобретения - повышение быстродействия за счет исключения операций, связанных с изменением частоты модуляции ° В устройстве, реализующем способ, осуществляют с помощью пьезо2 вибратора 4 модуляцию оптической длины опорного плеча с амплитудой А интерферометра, образованного источником 1 оптического излучения, светоделительным кубиком 2, зеркалом 3 и отражающей поверхностью пьезовибратора 4. Из выходного сигнала, регистрируемого фотоприемником 6 с помощью полосовых фильтров 9 - 11, выделяют три гармонические составляющие с амплитудами Н U П пс ксторым вычислитель 12 определяет дробную часть порядка интерференции по формуле

60= (Л/2Г) arcctg ((2ИА)/(Л.n)g x кС(Ц + 0„.„)/VÄ ) где Л - длина волны источника оптиче кого излучения. 1 ил.

1580156

Изобретение относится g измерительной технике и может быть использовано для измерения малых линейных перемещений с высокой точностью.

Цель изобретения - повышение

5 быстродействия эа счет исключения операций, связанных с изменением частоты модуляции.

На чертеже показана структурная схема устройства,реализующего способ определения дробной части порядка интерференции. устройство содержит источник 1 оптического излучения, светоделитель- 15 ный кубик 2, зеркало 3, устанавливаемый на объекте пьезовибратор 4 с зеркальной поверхностью, генератор

5 синусоидальных колебаний, фотоприемник 6, широкополосный усилитель 7, счетчик 8 импульсов, полосовые фильтры 9 - 11 и вычислитель 12.

Рассмотрим спектр интерференционной картины в интерферометре с модуляцией оптической длины опорного канала.

В случае гармонического колебательного движения одного из зеркал интерферометра спектральное разложение выходного сигнала. имеет вид

Между функциями Бесселя I, I

ll-f

1„, имеется соотношение

4»А пА 4нА 47А

10 . («М 2-А .(л (Л (4) 35

-22 () вхп2цр,t +

4 llА

40 где р - коэффициент, определяемый параметрами интерферометРа1 45

А - амплитуда модуляции оптической длины;

QJ - -частота колебаний;

О

- величина дробной части по0 рядков интерференции;

Т„(- ) — функция Бесселя n-ro поряд4»А ка аргумента (4»А/jl);

Я - длина волны оптического излучения.

Амплитуда четной гармоники имеет 55 вид:

° 2»6о1 47lA

Пф= p sin — — I (- — ) „- ь Л

27(йь Г . 4»А

+ cos -- — 21 (— -} sin cart+ ь

4»А

+ 2I („ )sin3ca)о + ° ° °.0 = 2psin -- 6 Т (- — ), (2)

271 4иА

Для нечетннх гармоник соответствующее выражение имеет вид

U, = 2p сов — 6 I (— -), (3)

2» 4 А Ь-4 я ь "- Л

Подстановка (2) и (3) в соотно» шение (4) позволяет получить выражение, связывающее значения амплитуд гармонических составляющих и по известной амплитуде колебаний одного из зеркал интерферометра определить величину дробной части порядков интерференции

Л

В-1 "+1

П + 0

arcctg,(5) Способ реализуется следующим образом.

С помощью лазерного интерферометра Майкельсона, образованного источником 1 оптического излучения, светоделительным кубиком 2, зеркалом

3 и иьезовибратором 4 с зеркальной поверхностью на фотоприемнике 6 создается интерференционная картина

Пьезовибратор 4, колеблясь под действием напряжения, приложенного от генератора 5 синусоидальных колебаний, осуществляет модуляцию оптической длины. Электрический сигнал с фотоприемника 6 усиливается широкополос-. ным усилителем 7 и подается на вход счетчика 8 импульсов, который осуществляет счет целых порядков интерференции при перемещении зеркала 3.

К выходу широкополосного усилителя 7 также подключены .узкополосные фильтры 9 - 11, которые настроены, например, на частоты (dôo, 2 ыь, зю Ф где

Ф у — частота колебаний пьезовибратора ь

4. Частота колебаний задается генератором 5 синусоидальных колебаний и может быть выбрана в пределах

10-100 кГц. С помощью узкополосных фильтров 9 — 11. определяются амплитуды гармонических составляющих соот» ветственно U,,U „,,U „,, которые

h=1 1 затем используются для вычисления дробной части порядков интерференции по формуле (5). Определение,осуществляется с помощью вычислителя 12.

56 монические составляющие, измеряют их амплитуды, а о дробной части порядка интерференции 4 судят по формуле где Л

10 — соответственно амплитуды (n-1)-й, и-й, (и+1)-й гармонических составляющих спектра фототока.

Составитель В.Чулков

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Ходанич Корректор N.Êó÷åðÿâàÿ

Заказ 2003 Тирам 493 Подписное

ВНИИПК Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.укгород, ул. Гагарина,!01

15801 формула изобретения

Способ определения дробной части порядка интерференции заключающийся

s том, что формируют опорный и измерительный световые пучки, формируют интерференционную картину путем сов мещения опорного и измерительного пучков, модулируют опорный световой пучок гармоническим сигналом, осуществляют Фотоэлектрическую регистрацию пространственной гармоники интерференционной картины и используют ее при определении дробной части, 1 о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повьппения быстродействия, вьг деляют иэ спектра фототока три гар4 2)

2% агссеа

A„Uh

- длина волны оптического излу» чения;

- амплитуда модуляции оптической длины; — произвольное целое число;