Интерферометр для измерения перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений, в частности для измерения перемещения рабочих органов металлорежущих станков. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых перемещений. Световой поток от источника 1 с ортогонально поляризованными составляющими излучения делится блоком 2 модуляции на два пучка с частотами ω и ω-Ω, где ω - частота излучения источника

Ω - частота модуляции. Пучок с частотой ω-Ω делится на два с помощью поляризационного светоделителя 3, каждая из частей которого проходит различные оптические пути. Затем эти пучки совмещаются на светосоединителе 12 и с помощью светоделителя 9 и светосоединителя 10 совмещаются с пучком в рабочей ветви. Поляризационный светоделитель 4 разделяет общий световой поток на два оптических интерференционных сигнала, которые регистрируются фотоприемниками 14 и 16. Поочередное считывание и сравнение сигналов этих фотоприемников с сигналом опорной частоты Ω фотоприемника 15 позволяет выделить доплеровскую частоту, пропорциональную скорости перемещения уголкового отражателя 5, связанного с объектом, после чего вычисляется перемещение контролируемого объекта. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5li5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4477613/24-28 (22) 29.08.88 (46) 30.11.90. Бюл. М 44 (71) Саратовский политехнический институт (72) Б.М.Бржозовский, А.А.Игнатьев, В.В.Мартынов и Е.В.Байков (53) 581,.715 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1227948, кл. G 01 В 9/02, 1986. (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений, в частности для измерения перемещения рабочих органов металлорежущих станков. Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых перемещений. Световой поток от источника 1 с ортогонально поля ризованными составляющими излучения делится блоком 2 модуляции на два пучка с частотами

„„Я„)„„1610249 А1

G 01 В 9/02 - ggf ммЩМ

,;. Тщ < : i "г,г,, ЯЦЩ

% .„. T. 1 4у 3 — /

\ го Им — Q, где в — частота излучения источника; Q- частота модуляции. Пучок с частотой в — Й делится на два с помощью поляризованного светоделителя 3, и части пучка проходят различные оптические пути.

Затем эти пучки совмещаются на светосоединителе 12 с помощью светоделителя 9 и светосоединителя 10 совмещаются с пучком в рабочей ветви. Поляризационный светоделитель 4 разделяет общий световой поток на два оптических интерференционных сигнала, которые регистрируются фотоприемниками 14 и 16. Поочередное считывание и сравнение сигналов этих фотоприемников с сигналом опорной частоты Йфотоприемника 15 позволяет выделить доплеровскую частоту, пропорциональную скорости перемещения уголкового отражателя 5, связанного с объектом, после чего вычисляется перемещение контролируемого объекта.

1 ил.

1610249

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений, в частности для измерения перемещения рабочих органов металлорежущих станков.. 5

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых перемещений.

На чертеже представлена схема интерферометра.

Интерферометр содержит источник 1 10 излучения, блок 2 модуляции, выполненный в виде дифракционной решетки, установленной с воэможностью вращения в плоскости, перпендикулярной оси пучка излучения, два поляриэационных светоде- 15 лителя 3 и 4, один из которых установлен по ходу пучка с частотой излучения источника

1, уменьшенной на частоту модуляции, другой — в пучке с частотой излучения источника

1, уголковый отражатель 5, предназначенный 20 для связи с объектом, дополнительные уголковые отражатели 6 и 7, первый и второй светоделители 8 и 9, первый, второй и третий светосоединители 10 — 12, анализатор 13, первый и третий фотоприемники 14 — 16 и блок 17 25 обработки сигналов.

Принцип действия устройства основан на формировании сигнала об измеряемом перемещении посредством поочередного считывания электронным блоком интерфе- 30 ренционных сигналов, получаемых при смешивании пучка из измерительного канала интерферометра с пучком из опорного канала, имеющим ортогонально поляризованные составляющие с различными 35 оптическими путями.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 с ортого- 40 нально поляризованными составляющими излучения проходит через блок 2 модуляции, на выходе которого образуются лучи с различными частотами вйа — Q, где в— частота излучаемого светового потока; Q- 45 частота модуляции. Часть луча с частотой в — Q, имеющая вертикальную поляризацию, отклоняется первым поляризационным светоделителем 3 на уголковый отражатель 6, пройдя через который, сме- 50 шивается на третьем светосоединителе 12 с неотклоненной первым поляриэационным светоделителем 3 частью луча, имеющей горизонтальную поляризацию и прошедший через уголковый отражатель 7. С выхода третьего светосоединителя 12 на второй 5 светоделитель 9 поступает луч, содержащий две составляющие с оптической разностью хода, равной половине длины когерентности источника излучения, и ортогональными поляризациями.

Часть этого луча смешивается на втором светосоединителе 11 с частью луча, имеющего частоту излучения в, отклоненной первым светоделителем 8, что позволяет получить s плоскости фотоприемника 15 после прохождения лучом анализатора 13 сигнал опорной частоты Q . Вторая часть смешивается на первом светосоединителе

10 с второй частью луча, прошедшей через уголковый отражатель 5, установленный на контролируемом объекте, и получившей доплеровское приращение Цi = 2 и Vic, где V — скорость перемещения объекта; с— скорость света, Второй .поляризационный светоделитель 4 выделяет из смешанного луча составляющие с ортогональными поляризациями и направляет их на фотоприемники 14 и 16. электрически связанные с блоком 17 обработки сигналов, Поочередное считывание и сравнение сигналов этих фотоприемников с сигналом опорной частоты Q фотоприемника 15 позволяет выделять доплеровскую частоту, пропорционал ьную перемещению рабочего органа станка независимо от его величины и направления.

Формула изобретения

Интерферометр для измерения перемещений, содержащий источник излучения, блок модуляции, выполненный в виде дифракционной решетки, установленной с возможностью вращения в плоскости. перпендикулярной оси пучка излучения, и разделяющий пучок излучения на два пучка, первый из котррых имеет частоту излучения источника, а второй — частоту источника, уменьшенную на частоту модуляции, первый светоделитель, установленный по ходу первого пучка, уголковый отражатель, предназначенный для связи с объектом и установленный за первым светоделителем по ходу проходящего пучка, первый светосоединитель, установленный по ходу пучка по, сле уголкового отражателя, второй светоделитель, установленный по ходу второго пучка после блока модуляции и оптически связанный с первым светосоединителем. второй светосоединитель, установленный по ходу проходящего пучка после второго светоделителя и оптически связанный с первым светоделителем, два фотоприемника, каждый из которых установлен соответственно по ходу пучка после светосоединителя, и блок обработки сигналов, электрически связанный с обоими фотоприемниками, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых перемещений, он снабжен дву1610249

Составитель М.Минин

Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Редактор А,Огар

Заказ 3728 Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 мя поляризационными светоделителями, 10 первый из которых установлен по ходу второго из разделенных пучков после блока модуляции, а второй — по ходу пучка после первого светосоединителя, анализатором, установленным между вторым светосоеди- 15 нителем и соответствующим фотоприемником, двумя дополнительными уголковыми отражателями, установленными по одному соответственно в проходящем и отраженном пучках после первого поляризационного светоделителя, третьим светосоединителем, входы которого оптически связаны с дополнительными уголковыми отражателями, а его выход связан с входом второго светоделителя, и третьим фотоприемником, установленным по ходу отраженного пучка после второго поляризационного светоделителя и электрически связанным с блоком обработки сигналов.