Фотоэлектрический интерферометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Ресоуолик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42Ь, 12/02

Заявлено 21.VI1,1969 (№ 1351568/25-28) с присоединением заявки №

Приоритет

Коюитет оо делаю изооретенкй H открытиИ ори Совете Министров

CGGP

МПК 6 01b 11/04

УДК 531.715(088.8) Опубликовано 14.IX.1970. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 10.XII.!9I70

Автор изобретения

В. И. Телешевский

Заявитель

Московский станкоинструментальный институт

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР

Изобретение относится к оптическим прецизионным измерительным приборам для измерения длины, а именно к фотоэлектрическим интерферометрам для измерения линейных перемещений подвижных органов станков.

Известен фотоэлектрический интерферометр, содержащий монохроматический источник света, например лазер, оптическую систему для расширения светового потока, разделительную пластину, делящую световой поток на два пучка, призму полного внутреннего отражения, закрепляемую на подвижном органе станка и отражающую один из световых пучков, полупрозрачное зеркало, собирающее оба световых пучка, модулятор, фотоприемник с щелевой диафрагмой, преооразующей поле интерференции световых пучков в электрический сигнал, электронный усилитель сигнала с фотоприемника и устройство цифровой индикации измеряемых перемещений.

Целью предлагаемого изобретения является создание условий для автоматизации и повышения точности измерения. Это достигается тем, что модулятор выполнен в виде прозрачного тела, например кварца с плоскопараллельными гранями, и установлен по ходу одного из пучков света между разделительной пластиной и полупрозрачным зеркалом.

Интерферометр снабжен электронным генератором стабильной частоты, возбуждающим в модуляторе бегущую ультразвуковую волну, линзой, установленной за полупрозрачным зеркалом и в фокальной плоскости которой размещена щелевая диафрагма фотоприемника, цифровым фазометром, на котором сигнал с фотоприемника сравнивается по фазе с сигналом электронного генератора ультразвуковой волны, и реверсивным счетчиком целого числа фазовых циклов, соответствующих сдви10 гу фаз между сравниваемыми сигналами.

Для повышения помехоустойчивости интерферометра выход фотоприемника может быть присоединен к резонансному электронному усилителю, настроенному на частоту ультра15 звуковой волны в модуляторе, а щелевая диафрагма фотоприемника может быть расположена в месте максимума первого порядка картины дифракции света на ультразвуковой волне.

20 Иа чертеже изобраи ена схема описываемого фотоэлектрического пнтерферометра.

Интер феро метр содержит монохроматический исто IEIIIK света, например в виде лазера

1, оптическую систему Z для расширения све25 тового потока, разделительную пластину 3, делящую сгетовой поток па два пучка, призму 4 полного внутреннего отражения, закрепляемую на подвижном органе станка и отражающую один из пучков, полупрозрачное зер30 кало 5, собирающее оба световых пучка, 281829

3 модулятор б, фотоприемник 7 с щелевой диафрагмой 8 электронный усилитель сигнала 9 с фотоприемника и устройство 10 цифровой индикации измеряемых перемещений.

Модулятор б выполнен в виде прозрачного тела, например кварца с плоскопараллельными гранями, и установлен по ходу одного из пучков света между пластиной 8 и зеркалом б.

Электронный генератор стабильной частоты

11 возбуждает в модуляторе б бегущую ультразвуковую волну. Линза 12 установлена за зеркалом 5, и в ее фокальной плоскости размещена щелевая диафрагма. Реверсивный счетчик 18 считает целое число фазовых циклов, соответствующих сдвигу фаз ме;кду сравниваемыми сигналами.

Выход фотоприемника может быть присоединен с резонансному электронному усилителю сигнала, настроенному на частоту ультразвуковой волны в модуляторе. Шелевая диафрагма фотоприемника может быть расположена в месте максимума первого порядка картины дифракции света на ультразвуковой волне.

Интерферометр работает следующим образом.

Параллельный монохроматический световой пучок разделяется в пластине 8 на два пучка: сигнальный и опорный. Оба пучка соединяются за зеркалом и интерферируют в фокальной плоскости объектива (линзы) 12.

Сигнальный пучок не претерпевает никаких изменений за исключением набега фазы, меняющегося при перемещении призмы 4. Плоская световая волна опорного пучка в результате дифракции на бегущей ультразвуковой волне модулируется по частоте сложным образом и имеет сложный спектр.

Пространственное разделение различных составляющих этого спектра проходит в фокальной плоскости линзы 12. Составляющие спектра с различными частотами дифрагируют под разными углами к оптической оси.

Фотоприемник воспринимает поле интерференции этого максимума опорного пучка с сигнальным пучком. Следствием этого напряжение на фотоприемнике является синусоидальным и сигнал с него принимается усилителем.

Далее сигналы с усилителя и с генератора сравниваются по фазе. Разность фаз измеряется на цифровом фазометре и счетчике И целых фазовых циклов.

5 Предмет изобретения

1. Фотоэлектрический интерферометр для измерения линейных перемещений подвижных органов станков, содержащий монохроматический источник света, например лазер, оптичеM скую систему для расширения светового потока, разделительную пластину, делящую световой поток на два пучка, призму полного внутреннего отражения, закрепляемую на подвижном органе станка и отражающую один из световых пучков, полупрозрачное зеркало, собирающее оба световых пучка, модулятор, фотоприемник с щелевой диафрагмой, преобразующий поле интерференции световых пучков в электрический сигнал, электронный усилитель сигнала с фотоприемника и устройство цифровой индикации измеряемых перемещений, отличающий ся тем, что, с целью автоматизации и повышения точности измерения, модулятор выполнен в виде прозрачного тела, например кварца с плоскопараллельными гранями, и установлен по ходу одного из пучков света между разделительной пластиной и полупрозрачным зеркалом, а интерферомечр снабжен электронным генератором

ЗО стабильной частоты, возбуждающим в модуляторе бегущую ультразвуковую волну, линзой, установленной за полупрозрачным зеркалом и в фокальной плоскости которой размеще а щелевая диафрагма фотоприемника, З5 цифровым фазометром, на котором сигнал с фото. риемника сравнивается по фазе с сигналом электронного генератора ультразвуковой голны, и реверсивным счетчиком целого числа фазовых циклов, соответствующих сдви40 гу фаз между сравниваемыми сигналами.

2. Фотоэлектрический интерферометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, выход фотоприемника присоединен к резонансному электрон45 ному усилителю, настроенному на частоту ультразвуковой волны в модуляторе, а щелевая диафрагма фотоприемника расположена в месте максимума первого порядка картины дифракции света на ультразвуковой волне.

Составитель Л. Лобзова

Редактор Л. Г. Герасимова Техред А. А. Камышникова Корректор E. Н. Миронова

Заказ 3581/1 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2