[go: up one dir, main page]

SU1587330A1 - Interference device for measuring angles of slope of object - Google Patents

Interference device for measuring angles of slope of object Download PDF

Info

Publication number
SU1587330A1
SU1587330A1 SU884612362A SU4612362A SU1587330A1 SU 1587330 A1 SU1587330 A1 SU 1587330A1 SU 884612362 A SU884612362 A SU 884612362A SU 4612362 A SU4612362 A SU 4612362A SU 1587330 A1 SU1587330 A1 SU 1587330A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
plane
parallel plate
mirror
parts
plate
Prior art date
Application number
SU884612362A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Арефьев
Юрий Петрович Здоркин
Дмитрий Иванович Варфоломеев
Александр Борисович Шерешев
Руслан Олегович Канашкин
Original Assignee
Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии filed Critical Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии
Priority to SU884612362A priority Critical patent/SU1587330A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1587330A1 publication Critical patent/SU1587330A1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение позвол ет измер ть углы наклона прибора относительно местного горизонта. Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности путем увеличени  разности хода между интерферирующими пучками при наклоне объекта. Направл ют коллимированный монохроматический пучок излучени  под острым углом на плоскопараллельную пластину 3 с отрожающим покрытием 4 на внешней ее стороне. Дел т пластинкой 3 пучок на две части, одну из которых отражают от ее входной грани, а другую - от отражающего покрыти  4 на ее выходной грани. Посылают обе части разделенного пучка под острым углом на плоское зеркало 5, соединенное с узлом искусственного горизонта 6, выполненным из кюветы, котора  частично заполнена ртутью. Переотражают плоским зеркалом 5 обе части пучка на плоскопараллельную пластину 3. Вновь дел т каждую часть на две. Пространственно совмещают части пучков с равной интенсивностью, фофрмируют их результирующее поле и по сформированной интерференционной картине на позиционно-чувствительном фотоприемнике 8 суд т о положении устройства относительно местного горизонта и об угле наклона устройства. ил.1.The invention makes it possible to measure the angles of inclination of the device relative to the local horizon. The aim of the invention is to increase sensitivity by increasing the difference in travel between the interfering beams when the object is tilted. A collimated monochromatic radiation beam at an acute angle is directed at a plane-parallel plate 3 with a otrodiruyuschim coating 4 on its outer side. The plate 3 is divided into two parts, one of which is reflected from its entrance face, and the other from the reflecting coating 4 on its output face. Both parts of the split beam are sent at an acute angle to a flat mirror 5 connected to an artificial horizon 6 node made of a cell that is partially filled with mercury. Reflect with a flat mirror 5 both parts of the beam onto a plane-parallel plate 3. Re-divide each part into two. Spatially, they combine parts of the beams with equal intensity, establish their resulting field and, based on the formed interference pattern on the position-sensitive photodetector 8, judge the position of the device relative to the local horizon and the angle of inclination of the device. Il. 1.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ориентации геодезических приборов и учета ошибки наклона вертикальной оси и определения углов превышения.The invention relates to measuring technique and can be used to measure the orientation of geodetic instruments and take into account the error of the tilt of the vertical axis and determine the elevation angles.

Цель изобретения - повышение чувствительности путем увеличения разности хода между интерферирующими пучками при наклоне объекта.The purpose of the invention is to increase the sensitivity by increasing the path difference between the interfering beams when the object is tilted.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.The drawing shows a schematic diagram of a device.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучения, например лазер, телескопическую оптическую систему 2, плоскопараллельную пластинку 3 с отражающим покрытием 4 на ее выходной поверхности, плоское зеркало 5, узел 6 искусственного горизонта, выполненный из кюветы, частично заполненной ртутью, приемный объектив 7, координатно-чувствительный фотоприемник 8, например ПЗС-матрицу, корпус 9 и блок обработки (не показан). На чертеже также обозначены демпфирующая жидкость 10, например масло, на поверхности ртути, поляроид 11, используемый для повышения контраста интерференционной картины при применении линейно поляризованного источника, и окна 12, обеспечивающие герметизацию части устройства, . Источник и фотоприемник установлены подострым углом к плоскопараллельной пластинке 3 и зеркалу 5, которые в начальном положении параллельны, друг другу. Все элементы устройства жестко закреплены в корпусе 9 за исключением плоского зеркала 5,Корпус предназначен для установки его на контролируемом объекте.The device comprises a monochromatic radiation source 1, for example a laser, a telescopic optical system 2, a plane-parallel plate 3 with a reflective coating 4 on its output surface, a flat mirror 5, an artificial horizon assembly 6 made of a cell partially filled with mercury, a receiving lens 7, coordinate a sensitive photodetector 8, for example, a CCD, a housing 9 and a processing unit (not shown). The drawing also shows the damping fluid 10, for example, oil, on the surface of the mercury, polaroid 11, used to increase the contrast of the interference pattern when using a linearly polarized source, and windows 12, which provide sealing of part of the device,. The source and the photodetector are installed at an acute angle to the plane-parallel plate 3 and the mirror 5, which are parallel to each other in the initial position. All elements of the device are rigidly fixed in the housing 9 with the exception of a flat mirror 5, the housing is designed to be installed on a controlled object.

На чертеже также обозначены углы h. i2 первичного и вторичного падения излучения на плоскопараллельную пластинку , углы Θί , преломления соответствующих пучков в плоскопараллельной пластинке.The drawing also indicates the angles h. i2 primary and secondary incidence of radiation on a plane-parallel plate, angles Θί, the refraction of the corresponding beams in a plane-parallel plate.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Световой пучок от источника 1 коллимируют телескопической системой 2 и направляют под фиксированным углом Ц через оптическое окно 12 кюветы на переднюю поверхность плоскопараллельной пластины 3, Пучок частично отражается от передней поверхности, а частично преломляется под углом 01 , после чего, отразившись от отражающего покрытия 4 и вторично преломив• шись на передней поверхности, выходит из пластины 3 параллельно первичному пучку с некоторым смещением. Далее оба пучка направляют на горизонтальную поверхность зеркала 5, соединенного с узлом 6 искусственного горизонта. Отразившись от , зеркала, пучки вновь направляются в плоскопараллельную пластину 3, на поверхностях которой повторяется последовательное деление, отражение и преломление пучков. В результате из пластины 3 выходят четыре световых пучка, два центральных из которых имеют одинаковую интенсивность благодаря равному количеству отражений и преломлений. Эти пучки проходят второе оптическое окно 12 кюветы, налагаются и образуют интерференционную картину, формируемую объективом 7 на светочувствительной поверхности фотоприемника 8.The light beam from the source 1 is collimated by a telescopic system 2 and directed at a fixed angle C through the optical window 12 of the cuvette to the front surface of the plane-parallel plate 3. The beam is partially reflected from the front surface and partially refracted at an angle of 01, after which it is reflected from the reflective coating 4 and having refracted a second time on the front surface, it leaves plate 3 parallel to the primary beam with some displacement. Next, both beams are sent to the horizontal surface of the mirror 5, connected to the node 6 of the artificial horizon. Reflected from the mirror, the beams are again sent to a plane-parallel plate 3, on the surfaces of which the sequential division, reflection and refraction of the beams is repeated. As a result, four light beams emerge from the plate 3, the two central of which have the same intensity due to the equal number of reflections and refractions. These beams pass through the second optical window 12 of the cuvette, superimpose and form an interference pattern formed by the lens 7 on the photosensitive surface of the photodetector 8.

Разность хода этих пучков определяется по известному выражению, описывающему разность хода в интерферометре ЖаменаThe path difference of these beams is determined by the well-known expression describing the path difference in the Jamen interferometer

Δ = 2 П h (COS Oi - cos 0i) ~2 nh sin θόθ, где h - толщина пластины 3;Δ = 2 P h (COS Oi - cos 0i) ~ 2 nh sin θόθ, where h is the thickness of the plate 3;

η — показатель преломления материала пластины;η is the refractive index of the plate material;

01,ft - углы первичного и вторичного преломления лучей на передней поверхности пластины 3.01, ft - angles of primary and secondary refraction of rays on the front surface of the plate 3.

При строгой параллельности-поверхностей пластины 3 и зеркала 5. получаемой путем предварительной юстировки пластины 3, соблюдается условие: ii= i 2; 01 = ft ; (50 = 0; Δ = 0.With strict parallelism, the surfaces of the plate 3 and the mirror 5. obtained by preliminary alignment of the plate 3, the condition is met: ii = i 2; 01 = ft; (50 = 0; Δ = 0.

При этом поле зрения объектива 7 равномерно освещено и на поверхности фотоприемника 8 формируется интерференционная полоса бесконечной ширины, так что на все светочувствительные площадки фотоприемника 8 падают световые потоки равной интенсивности.In this case, the field of view of the lens 7 is uniformly illuminated and an interference band of infinite width is formed on the surface of the photodetector 8, so that light fluxes of equal intensity fall on all photosensitive areas of the photodetector 8.

В случае наклона контролируемого объ- екта (не показан) происходит наклон корпуса 9 и всех элементов устройства относительно горизонтальной отражающей поверхности зеркала 5, которое сохраняет свое положение неизменным благодаря узлу 6 искусственного горизонта, что приводит к появлению угла рассогласования а между горизонтальной поверхностью зеркала 5 и поверхностями плоскопараллельной пластины 3 и формированию интерференционных полос на фотоприемнике 8. При этом, учитывая, что 1г= h±2 а , где Ц и i2 - первичный и вторичный углы падения на переднюю поверхность пластины 3, при малости углов «получаем б 0 = ft - 0! = arcsin Sln Q-1 n +-2-g) 5 sin h _ / . sin in 1In the case of the tilt of the controlled object (not shown), the housing 9 and all elements of the device are tilted relative to the horizontal reflective surface of the mirror 5, which remains unchanged due to the node 6 of the artificial horizon, which leads to the appearance of a mismatch angle a between the horizontal surface of the mirror 5 and surfaces of a plane-parallel plate 3 and the formation of interference fringes on the photodetector 8. Moreover, taking into account that 1r = h ± 2a, where C and i2 are the primary and secondary angles of incidence at dnyuyu surface of the plate 3, at small angles "get used 0 = ft - 0! = arcsin Sln Q- 1 n + - 2 -g) 5 sin h _ /. sin in 1

- arcsln-----— 2 a iarcsin----= n \ n / = 2acos и (n 2 - sin 2 li)1//2 .- arcsln -----— 2 a iarcsin ---- = n \ n / = 2acos and (n 2 - sin 2 li) 1 // 2 .

Тогда выражение для разности хода интерферирующих пучков преобразится, 5 , л sin h учитывая, что sin 1, к виду ηThen the expression for the difference in the path of the interfering beams will be transformed, 5 , l sin h given that sin 1 , to the form η

Δ = 2 ha sin 2 и (η 2 - sin 2 н)1/2.Δ = 2 ha sin 2 and (η 2 - sin 2 n) 1/2 .

Исходя из условия максимумов интер- Ю ференционной картины К Δ = 2 лтп , где т= = ±1; ± 2, ±3 К = 2 л/λ , где λ - длина волны излучения, угол наклона устройства а при смещении интерференционной картины на целое число полос определяется 15 следующей зависимостью а _ ГПЛУп 2 ~ sin 2 И h sin 2 iiBased on the condition of the maxima of the interference pattern K Δ = 2 ltp, where m = ± 1; ± 2, ± 3 K = 2 l / λ, where λ is the radiation wavelength, the angle of inclination of the device, and when the interference pattern is shifted by an integer number of bands, the following dependence is determined 15 as follows: a _ GPLUp 2 ~ sin 2 And h sin 2 ii

Приведенная зависимость позволяет 20 получить расчетную формулу для определения толщины h плоскопараллельной пластины 3 при заданной угловой чувствительности аз устройства, соответствующей одной интерференционной полосе, т.е. 25 h _Д 2 ~ sin 2 I аз · sin 2 1'The above dependence allows 20 to obtain a calculation formula for determining the thickness h of a plane-parallel plate 3 for a given angular sensitivity of the device, corresponding to one interference band, i.e. 25 h _D 2 ~ sin 2 I az · sin 2 1 '

При фиксированном угле падения света на поверхность пластины 1= 45° выражение упрощается до вида . _ZVn 2-0,5For a fixed angle of incidence of light on the surface of the plate 1 = 45 °, the expression is simplified to the form. _ZV n 2 -0.5

2аз2az

Устройство позволяет осуществлять привязку угловых отклонений объекта к местному горизонту.The device allows you to snap angular deviations of the object to the local horizon.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Интерференционное устройство для измерения углов наклона объекта, содержащее плоскопараллельную пластинку, корпус, установленные в нем и оптически связанные источник излучения, ориентированный под острым углом к плоскопараллельной пластинке, телескопическую систему, зеркало, расположенное параллельно плоскопараллельной пластинке, и фотоприемник с блоком обработки, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности путем увеличения разности хода между интерферирующими пучками при наклоне объекта, оно снабжено узлом искусственного горизонта, соединенным с зеркалом,плоскопараллельная пластинка соединена с корпусом, предназначаемым для установки на контролируемом объекте, а зеркало расположено в обратном ходе излучения от плоскопараллельной пластинки, выходная поверхность которой выполнена с отражающим покрытием.An interference device for measuring the tilt angles of an object, comprising a plane-parallel plate, a housing, optically coupled radiation source mounted therein, oriented at an acute angle to the plane-parallel plate, a telescopic system, a mirror located parallel to the plane-parallel plate, and a photodetector with a processing unit, characterized in that, in order to increase the sensitivity by increasing the path difference between the interfering beams when the object is tilted, it is equipped with an art unit A horizontal plane connected to a mirror, a plane-parallel plate is connected to a housing intended for installation on a controlled object, and the mirror is located in the reverse direction of radiation from a plane-parallel plate, the output surface of which is made with a reflective coating. Составитель Н.Солоухин Compiled by N. Soloukhin Редактор В.Данко Editor V. Danko Техред М.Моргентал . Корректор И.Муска Tehred M. Morgenthal. Proofreader I. Muska
•Заказ 2412 . Тираж 495 Подписное• Order 2412. Circulation 495 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРVNIIIPI of the State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee for Science and Technology 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5113035, Moscow, Zh-35, Raushskaya nab., 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород. уд.Гагарина, 101Production and Publishing Plant Patent, Uzhgorod. Ud.Gagarina, 101
SU884612362A 1988-11-11 1988-11-11 Interference device for measuring angles of slope of object SU1587330A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884612362A SU1587330A1 (en) 1988-11-11 1988-11-11 Interference device for measuring angles of slope of object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884612362A SU1587330A1 (en) 1988-11-11 1988-11-11 Interference device for measuring angles of slope of object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1587330A1 true SU1587330A1 (en) 1990-08-23

Family

ID=21412468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884612362A SU1587330A1 (en) 1988-11-11 1988-11-11 Interference device for measuring angles of slope of object

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1587330A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 502213, кл. G 01 В 9/02, 1976. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5712705A (en) Arrangement for analysis of substances at the surface of an optical sensor
JPH073344B2 (en) Encoder
CN101614523B (en) A Multi-beam Long Track Interferometer for Detecting Glancing Cylindrical Off-Axis Aspheric Mirrors
SU1152533A3 (en) Scanning interferometer (versions)
US5011287A (en) Interferometer object position measuring system and device
SU1587330A1 (en) Interference device for measuring angles of slope of object
SU1168800A1 (en) Two-step interferometer
US3832063A (en) Lens axis detection using an interferometer
SU1425434A1 (en) Interfercmeter for measuring linear displacements of object
SU1425435A1 (en) Interferometer for measuring linear displacements of object
SU1260674A1 (en) Interferometer for measuring linear and angular displacements of object
RU2018112C1 (en) Device for measuring reflection and transmission coefficients
SU1518663A1 (en) Interferometer for measuring transverse displacements
SU1656365A1 (en) Aligning device
SU1132147A1 (en) Laser displacement interferometer
UA160174U (en) MONOLITHIC SHIFT INTERFEROMETER
SU1500920A1 (en) Apparatus for measuring coefficient of mirror reflection
Arefiev et al. Interferometric devices for angular measurements
SU1506269A1 (en) Interferometer for measuring angular and linear position of object
SU1476306A1 (en) Theodolite
SU1682950A1 (en) Reflection-interference light filter
SU1384936A1 (en) Interferometer for measuring linear displacements
SU1409863A1 (en) Device for measuring geometric parameters of semiconductor plate surface
SU1384943A1 (en) Method of determining pyramidality of angular standard
RU2075727C1 (en) Method of measurement of angles of turn of several objects and device for its implementation