Интерферометр для измерения перемещений объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения величины и скорости перемещения объектов. Целью изобретения является повышение точности, увеличение диапазона измерений, повышение их надежности за счет уменьшения потерь энергии. В каждом из интерференционных потоков располагают идентичные регистрирующие системы, состоящие соответственно из светоделительных поляризационных призм, развернутых друг относительно друга на 45° вокруг Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения величины и скорости перемещения объектов. Известен интерферометр типа Майкельсона для измерения перемещений, содержащий лазер с поляризующим элементом на выходе, элемент для сдвига фаз, расположенный в опорном плече интерферометра , отражатель измерительного плеча в виде уголкового отражателя, поляризационный расщепитель, установленный оптической оси, так что угол между их векторами поляризации Si и $2 также составляет 45° и фотоприемников. Пройдя через фазовые пластины, главные оси которых развернуты на 90°, световые потоки с противоположно направленной круговой поляризацией отражаются от угловых отражателей и интерферируют между собой на светоделительной грани светоделителя. За счет разворота призм достигается выделение четырех интерференционных потоков, векторы поляризации которых повернуты друг относительно друга также на 45°. Фотоприемники регистрируют эти потоки и преобразуют их в электрические сигналы, сдвинутые по фазе на nil между собой. Набор этих сигналов определяет направление и величину перемещения уголкового отражателя измерительного канала. Использование изобретения позволяет путем уменьшения потерь световой энергии увеличить диапазон измерений и надежность работы системы за счет повышения помехозащищенности и снижения требований к уровню вибрации. 1 ил. на выходе интерферометра и фоторегистрирующую систему 1 j. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является интерферометр , предназначенный для измерения перемещений, содержащий два отдельных пучка света, полученных от одного источника , один из которых отражен от подвижного зеркала, другой - от неподвижного, фотоприемники , принимающие интерферированные пучки, и средства для круговой поляризации пучков в противоположных насл С VI V Ю Ю СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУВЛИК

rsi)s G 01 B 11/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И 3

О О

Ca) (21) 4764465/28 (22) 05.12.89 (46) 07.12.92. Бюл. N. 45 (71) Научно-производственное объединение

"Спектр" (72) В.Я.Ивашенко, M,В.Мельников, А.В.Барский, Е.В.Барский, И.А.Будевич и

В:В, Гончаров (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N1439389,,кл, G 01 В 9/02, 1987.

2. Заявка Франции ¹ 22337755557777, кл. G 01

В 9/02, 1976. (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЬЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения величины и скорости перемещения объектов, Целью изобретения является повышение точности, увеличение диапазона измерений, повышение их надежности эа счет уменьшения потерь энергии. В каждом из интерференционных потоков располагают идентичные регистрирующие системы, состоящие соответственно из светоделительных поляриэационных призм, развернутых друг относительно друга на 45 вокруг

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения величины и скорости перемещения объектов.

Известен интерферометр типа Майкельсона для измерения перемещений, содержащий лазер с поляризующим элементом на выходе, элемент для сдвига фаз. расположенный в опорном плече интерферометра, отражатель измерительного плеча в виде уголкового отражателя, поляриэационный расщепитель, установленный

„„«Ы„„1779913 А1 оптической оси. так что угол между их векторами поляризации S> и Sz также составляет

450 и фотоприемников. Пройдя через фазовые пластины, главные оси которых развернуты на 90 . световые потоки с противоположно направленной круговой поляризацией отражаются от угловых отражателей и интерферируют между собой на светоделительной грани светоделителя. 3а счет разворота призм достигается выделение четырех интерференционных потоков, векторы поляризации которых повернуты друг относительно друга также на 450. Фотоприемники регистрируют эти потоки и преобразуют их в электрические сигналы, сдвинутые по фазе на л/2 между собой, Набор этих сигналов определяет направление и величину перемещения уголкового отражателя измерительного канала.

Использование изобретения позволяет путем уменьшения потерь световой энергии увеличить диапазон измерений и .надежность работы системы за счет повышения помехозащищенности и снижения требований к уровню вибрации. 1 ил. на выходе интерферометра и фоторегистрирующую систему (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является интерферометр, предназначенный для измерения перемещений, содержащий два отдельных пучка света, полученных от одного источника, один из которых отражен от подвижного зеркала, другой — от неподвижного, фотоприемники, принимающие интерферированные пучки, и средства для круговой поляризации пучков в противоположных на1779913 правлениях, Интерферированный пучок разделен светоделителями на три отдельных пучка, каждый из которых направлен на соответствующий QDTollpMBMIIIIK. Между каждым фотоприемником и светоделителем 5 расположен поляроид, причем ось одного поляроида находится под углом 45 к осям двух других, которые ортогональны (2), Недостатком этого интсрферометра являются большие потери световой энергии — 10 более 75% (в два раза уменьшается энергия на расщепителе света на два пучка, далее еще в два раза на поляроидах), Целью изобретения является повышение точности и увеличение диапазона изме- 15 рений за счет уменьшения потерь энергии, указанная цель достигается тем, что интерферометр для измерения перемещений обьекта, содержащий последовательно установленные лазер и светоделитель, деля- 20

Щий lip IoK I IB PBB, 0 оДном из KOTQPhlx установлены >аэовая пластина и уголковый отражатель, а в другом пучке установлены вторая фазовая пластина и уголковый отра>катель, предназначенный для установки на 25 обьекте, и установленную на одном из выходов интерферометра систему регистрации, выполненную в виде светоделителя и двух фотоприемников, ориентированных так, что их оптические оси перпендикуляр- 30 ны, снаб>кен второй системой регистрации, идентичной первой, установленной на втором выходе интерфераметра, в обеих системах регистрации светодели.гели выполнены в виде поляризационных призм, установ- 35 ленных так, что векторы поляризации призм образуют ме>кду собой угол 45".

На чертеже изобра>кена принципиальная схема интерферометра для измерения перемещений обьекта. 40

Интерферометр содержит последовательно. установленные лазер 1, снаб>кенный поляризу3ощим элементом (не обозначен), и светоделитель 2, делящий пучок на два. В одном пучке, опорном, установлена фазо- 45 вая пластина 4 и неподви>кный уголковый отражатель 5 (8). В другом, измерительном

- пучке, установлены фазовая пластина 3 и уголковый отражатель 5, предназначенные для установки на обьекте. Фазовые пласти- 50 ны 3 и 4 предназначены для создания противоположно направленной круговой поляризации, На выходах интерферометра располо:кены две идентичные системы регистра- 55 ции, ка>кдая иэ которых содержит светоделительную поляризационную призму 7 (8) и два фотоприемника 9 и 10 (11 и 12).

Фотоприемники в каждой системе регистрации располо>кены ортогонально. Светоделительные поляризационные призмы 7 и

8 установлены так, что векторы поляризации призм S1 и S2 образуют между собой угол 45О.

Интерферометр работает следующим образом. Линейно поляризованный световой поток, выходящий из лазера 1, делится светоделителем 2 на два пучка. Пройдя через фазовые пластины 3 и 4, главные оси о которых развернуты на 90, световые потоки с противоположно направленной круговой поляризацией отражаются от уголковых отра>кателей 5, 6 и интерферируют между собой на светоделительной грани светоделителя 2. Каждый из интерференционных потоков попадает íà соответству3ощую поляриэационную призму 7, 8 системы регистрации, За счет располо>кения поляризационных призм 7, 8 так, что их векторы поляризации образуют между собой угол 45, достигается выделение четырех интерференционных потоков, векторы поляризации которых также развернуты на 45 . Фотоприемники 9, 10 и 11, 12 регистрируют эти потоки и преобразуют. их в электрические сигналы, сдвинутые по фазе на к/2 между собой, т.е. p sin, pcos, -sin <р, -cos p Набор этих сигналов определяет направление и величину перемещения уголкового отражателя, установленного на объекте, Формула изобретения

Интерферометр для измерения перемещений объекта, содержащий последовательно установленные лазер и светоделитель, делящий пучок на два, в одном из которых установлены фазовая пластина и уголковый отражатель, à B другом пучке — вторая фазовая пластина и уголковый отра>катель, предназначенный для установки на объекте, и система регистрации, выполненная в виде светоделителя и двух фотоприемников, ориентированных так, что их оптические оси перпендикулярны, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения . точности и увеличения диапазона измерений, он снабжен второй системой регистрации, идентичной первой, оптически связанной с первой системой через светоделитель, в обеих системах регистрации светоделители выполнены в виде поляриэационных призм, установленных так, что векторы поляризации призм образуют между собой угол 45 .

l 779913

Составитель З.Ющенко

Техред М.Моргентал Корректор H.Ãóíüêo

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4428 Тираж Подписное

- 8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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