SU408145A1 - DESCRIPTION OF THE INVENTION - Google Patents
DESCRIPTION OF THE INVENTIONInfo
- Publication number
- SU408145A1 SU408145A1 SU1637820A SU1637820A SU408145A1 SU 408145 A1 SU408145 A1 SU 408145A1 SU 1637820 A SU1637820 A SU 1637820A SU 1637820 A SU1637820 A SU 1637820A SU 408145 A1 SU408145 A1 SU 408145A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- signal
- diffraction
- light
- ultrasonic
- frequency
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 5
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 3
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 241000934803 Krameria lanceolata Species 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
1one
Изобретение отнаоитс к области измерительной техники, а именно к способам построени фотоэлектрических интерферометров, предназначенных дл измерени величины линейных и угловых перемещений подвижных органов прецизионных металлорежущих .станков , измерительных приборов и .машин, систем и устройств автоматического управлени .The invention relates to the field of measurement technology, in particular, to methods for constructing photoelectric interferometers, designed to measure the magnitude of the linear and angular displacements of moving bodies of precision metal cutting machines, measuring instruments and machines, systems and devices for automatic control.
Известен интерференционный способ измерени величины линейных и угловых перемещений , заключающийс в том, что монохроматическое излучение преобразовывают оптико-акустическим узлом в два KoreipeHTHbix монохроматических потока, св зывают оптический узел с измер емым объектом и по интерференции потоков суд т о результатах контрол .An interference method for measuring the magnitude of linear and angular displacements is known, in which monochromatic radiation transforms an optoacoustic node into two KoreipeHTHbix monochromatic streams, connects an optical node with the object being measured, and checks the results of the flux interference.
Однако точность измерени известным способо .м недостаточна из-за нестабильности соотношени параметров каналов.However, the measurement accuracy of the known methods is insufficient due to the instability of the ratio of the channel parameters.
Целью изобретени вл етс повышение точности измерени .The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.
Дл этого монохроматическое излучение направл ют ,на ультразвуковой оветомодул тор, один из потоков после светомодул тора направл ют на фотопрИемник, а другой через полупрозрачное зеркало - на отражающий элемент и фотоприемник.To do this, the monochromatic radiation is directed to the ultrasonic mode module, one of the streams after the light modulator is directed to the photo receiver, and the other through the semi-transparent mirror to the reflecting element and the photodetector.
Таким образом, в предлагаемом спо.собе используетс один одпочастотпый стабилизированный лазер. Это позвол ет получить исходную оптическую частоту с предельно достижимой стабильностью. Формирование интерферирующих нучков с различными оптическими частота .ми осуществл етс посредством дифракции излучени лазера на акусто-оптическом модул торе, расположенном вне резонатора лазера. Акусто-оптический модул тор представл ет собой оптически прозрачное тело, например , из фотоупругого кристалла (плавленого кварца, ниобата лини и других), -в ко-, тором возбуждаетс бегуща ультразвукова волна. В результате дифракции света на ультразвуке на выходе акусто-оптического модул тора возникают дифрагированные световые пучки - пор дки дифра.кционного спектра, оптические частоты которых отличаютс от частоты пр мого недифрагированного- пучка на величину, кратную частоте ультразвуковойThus, in the proposed method, one single frequency stabilized laser is used. This makes it possible to obtain an initial optical frequency with maximum attainable stability. The formation of interfering nooses with different optical frequencies is accomplished by diffraction of laser radiation on an acousto-optical modulator located outside the laser resonator. An acoustic-optical modulator is an optically transparent body, for example, from a photoelastic crystal (fused silica, niobate line, and others), in which a traveling ultrasonic wave is excited. As a result of ultrasonic light diffraction, diffracted light beams appear at the output of an acousto-optic modulator — orders of the diffraction spectrum, whose optical frequencies differ from the frequency of a direct non-diffracted beam by an amount multiple of the ultrasonic frequency.
волны. . the waves. .
Иа фиг. 1 представлена схема, по сн юща дифракцию света на ультразвуке; на фиг. 2-- одноканальна схема осуществлени интерференционного способа измерени величины перемещений; на фиг. 3 - .то же, двухканальна схема.FIG. Figure 1 is a diagram explaining the diffraction of light by ultrasound; in fig. 2-- single-channel scheme for the implementation of an interference method for measuring the magnitude of displacements; in fig. 3 - the same two-channel scheme.
Сущность предлагаемого способа- -заключаетс в следующем.The essence of the proposed method is the following.
При освещении бегущей ультразвуковойWhen illuminated by traveling ultrasonic
волпы, распростран ющейс в упругой прозрачнои среде, параллельным пучком монохроматического светового потока, возникает вление дифракции, схематически представленное на фиг. 1. Светова волна 0 - амплитуда, v - частота, в виде параллельного пучка 1 апертуры L освещает бегущую гармоническую ультразвуковую волну 2 частотой 1, распростран ющуюс в оптически прозрачной упругой среде по оси У. В результате фазовой модул ции световой волны на вариаци х показател преломлени среды, (вызываемых упругой волной 2, на выходе 43 нее возникает несколько параллельных световых пучков, распростран ющихс под различными углами к первоначальному направлению света (оси Х. Эти пучки вл ютс пор дками спектра ди|фракции света на ультразвуке. Учитыва , что интенсивность ультразвуковой волны достаточно мала, можно ограничитьс нулевым плюс-минус первым пор дками. Нулевой пор док сохран ет первоначальное направление пучка 1, пучки плюс первого и минус первого пор дков направлены од углами , XX Пг + Y -1 -Т к оси X соответственно, где Я - длина световой волны, Л - длина ультразвуковой волны. Один из дифракционных пор дков используетс в качестве сигнального пучка интерферомецрЗ ) оптическ-а длнна его пути измен етс в соответствии с контролируемым перемещением: , а другой - в качестве опорного -пучка, -оцтическа длина пути которого неизМерна- . В качестве интерферирующих можно щб«рат- любую п-ару пучков из дифракционЛ0гс ( сп&ктра.. При этом за сигнальный предпочтите ьйее принимать пучок, обладающий «аибольшей инТенси1вно ;тью, т. е. нулевого пор дка. На фиг. 2 и фиг. 3 представлены различные Эарнааты осуществлени способа. Фиг. 2 илД1ОсТ;рирует одноканальный вариант осуществдени спосойа при котором интерферируют ручкн нулевого и -{- 1 пор дков. Источник света - стабилизированный лазер 1 освещает куетич кий модул тор, в котором расррострай етс бегуща ультразвукова волна. лн возбуждаетс в модул торе 2 ньезоизлучателем 3 от электронного генератора 4 и йоглощ-аетс поглотителем 5. Если освещающий -вучок 6 наклонен -к фронту ультразвуКдаОЙ ВОЛЙЫ под углом fй -И ВЫПОЛ2 л н бтс условие 1 - то вследствие так и-З-зываемой брэ-гговской дифракции света на ультразвуке и дифракционном спектре солержатсз только цучки нулевого и плюс первого тор дка. Нулевой пор док, вл сь сигнальным пучком 7, проходит через полупрозрачное зеркало 8 и направл етс на подвижный отражатель 9, перемещающийс в процессе измерени . Отразившись от отражател 9 сигнальный пучок 7 возвра1Щаетс назад после отражени от зеркала 8, падает па приемную поверхность фотоприемника 10. Плюс первый дифракционный пор док, представл ющий собой опорный пучок 11, на поверхности фотоприемника 10 интерферирует с сигнальным . Сигнал с фотоприемника 10 поступает на вход усилител 12. Измерение фазы сигнала, пропорциональной перемещению подвижного зеркала 9, и счет числа фазовых циклов, соответствующих изменению фазы на 180°, осуществл етс известными фазометричесхими способалш. Опорным электрическим сигналом при измерении фазы сигнала может служить сигнал с выхода генератора 4 ультразвуковых колебаний . Дл случа , когда спектр дифракции света на ультразвуке симметричен, имеютс как положительные, так и отрицательные дифракционные пор дки, реализуетс двухканальна схема осуществлени способа (фиг. 3). Такой случай имеет .место при рамаиовской дифракции света на ультразвуке, когда освещающий пучок направлен строго нормально к направлению бегущей ультразвуковой волны и фиг. 3 позиции с 1 по 12 полностью повтор ют элементы, указанные на фиг. 2. Как и в предыдущем случае, сигнальным пучком 7 вл етс пучок нулевого пор дка, который раздел етс на полупрозрачном зеркале 8. Часть пучка 7, прошедша через зеркало 8, направл етс на подвижное зеркало 9 и, отразившись от него, а затем от зеркала 8, попадает на фотоприемник 10, где интерферирует с пучком плюс первого пор дка дифракции . Последний вл етс опорным пучком 11 и его интерференци с сигнальным пучком 7 позвол ет выделить измерительный сигнал описанным выше образом. Наличие .минус первого пор дка в спектре дифракции, оптическа частота которого равна (v - /), т. е. сдвинута тоже на величину ультразвуковой частоты, позвол ет, получить опорный сигнал также фотоэлектрическим путем . Это достигаетс тем, что часть пучка нулевого пор дка, отраженна от полупрозрачного зеркала 8, интерферирует с минус первым дифракционным пор дком - пучком 13 на фотоприемнике 14. Так как разность оптических частот интерферирующих пучков равна /, то на выходе избирательного усилител 15, настроенного на эту частоту, выдел етс опорый гармонический сигнал. Измерение фазы сигнала, пропорциональой перемещению, осуществл етс известныи фазометрическими способами посредством равнени его с опорным сигналом.Volpa propagating in an elastic transparent medium parallel to a beam of monochromatic light flux, a diffraction phenomenon appears, schematically represented in FIG. 1. Light wave 0 - amplitude, v - frequency, in the form of a parallel beam 1 of the aperture L illuminates a traveling harmonic ultrasonic wave 2 with frequency 1, propagating in an optically transparent elastic medium along the Y axis. As a result of phase modulation of the light wave on indicator variations refraction of the medium (caused by elastic wave 2, several parallel light beams occur at the exit 43 of it, propagating at different angles to the original direction of the light (X axis). These beams are orders of the spectrum of the | If the intensity of the ultrasonic wave is small enough, it can be limited to zero plus or minus first orders. The zero order preserves the original direction of beam 1, beams plus first and minus first orders are angled at one angle, XX Pg + Y -1 - T is to the X axis, respectively, where I is the light wavelength, L is the ultrasonic wavelength. One of the diffraction orders is used as a signal beam (interferomer), the optical path is changed in accordance with the controlled movement: goy - as a reference beam, the optical path length of which is non-dimensional. As interfering, it is possible to use “rat-any n-beam of diffractional beams (c & kr .. At the same time, you should take a signal with a“ most intensive ”signal, i.e., zero order. In Fig. 2 and Fig. 3 shows the various Earnaats of the method. Fig. 2 IlD1Oct; It is a single-channel version of the way in which interferes with a zero and - 1 - order handle. Light source - a stabilized laser 1 illuminates a forging modulator in which traveling ultrasound a wave of excitement is expected in modulator 2 by a neutral emitter 3 from the electronic generator 4 and is absorbed by the absorber 5. If the illuminating -thun 6 is tilted to the front of the ultrasonic wave, at an angle fy-AND VYPOL2 ln bts condition 1 - then due to the same and -Gov diffraction of light by ultrasound and the diffraction spectrum of only zero nucy plus plus first wave solids.The zero order, being the signal beam 7, passes through the semi-transparent mirror 8 and is directed to the movable reflector 9 moving in the course of the measurement. Having reflected from the reflector 9, the signal beam 7 returns back after reflection from the mirror 8, falls on the receiving surface of the photodetector 10. Plus the first diffraction order, which is the reference beam 11, on the surface of the photodetector 10 interferes with the signal one. The signal from the photodetector 10 is fed to the input of the amplifier 12. The phase of the signal, proportional to the movement of the movable mirror 9, is measured, and the number of phase cycles corresponding to a phase change of 180 ° is measured using known phase-matching methods. The reference electrical signal when measuring the phase of the signal can be a signal from the output of the generator 4 ultrasonic vibrations. For the case when the ultrasound light diffraction spectrum is symmetric, there are both positive and negative diffraction orders, a two-channel scheme of the method is realized (Fig. 3). Such a case occurs when Raman diffraction of light by ultrasound, when the illuminating beam is directed strictly normal to the direction of the traveling ultrasonic wave, and FIG. 3 positions 1 to 12 completely repeat the elements shown in FIG. 2. As in the previous case, the signal beam 7 is a zero order beam, which is separated on a translucent mirror 8. A part of the beam 7, passing through mirror 8, is directed to a movable mirror 9 and, reflected from it, and then from mirrors 8, falls on the photodetector 10, where it interferes with the beam plus the first order of diffraction. The latter is the reference beam 11 and its interference with the signal beam 7 allows the measurement signal to be extracted in the manner described above. The presence of the first-order minus in the diffraction spectrum, whose optical frequency is (v - /), i.e. also shifted by the ultrasonic frequency, makes it possible to obtain a reference signal also by photoelectric. This is achieved by the fact that a part of the zero-order beam reflected from the translucent mirror 8 interferes with the minus first diffraction order — the beam 13 at the photodetector 14. Since the difference of the optical frequencies of the interfering beams is equal to /, the output of the selective amplifier 15 tuned to this frequency is allocated a reference harmonic signal. Measurement of the phase of the signal proportional to the displacement is carried out by phase metering methods by equating it with the reference signal.
Предмет изобретени Subject invention
Интерференционный способ измерени величины линейных н угловых перемещений, заключающийс в том, что монохроматическое излучение преобразовывают оптико-акустическим узлом в когерентные монохроматические потоки различной частоты, один из которых направл ют на подвижный отражательнын элемент оптического узла, который св зывают с перемещающимс объектом, и по соотногнеH1IIO фаз сьгнлпов, выделенных в ноле интерференции когерентных потоков, суд т о результатах измерени , отличающийс тем, что, с целью новышенн точности измерени , монохроматическое излучение направл ют на ультразвуковой светомодул тор, один из потоков носле светомодул тора - на фотоприем ник, а другой через полупрозрачное зеркало - на отражаюощй элемент н фотопр1 смник .Interference method for measuring linear linear angular displacements, which implies that monochromatic radiation is converted by an opto-acoustic node into coherent monochromatic streams of various frequencies, one of which is directed to a moving reflective element of an optical node that is connected to a moving object, and according to H1 IIO The phases of the ciphers identified in the zero of interference of coherent flows are judged on the measurement results, characterized in that, for the purpose of new measurement accuracy, chromatic radiation is directed to the ultrasonic svetomodul torus one monolayer svetomodul torus flow - on the photoreceiver nick and the other through a semitransparent mirror - on element otrazhayuoschy n fotopr1 smnik.
-;-;
Uu3Mf-t)Uu3Mf-t)
I 9I 9
fpiii Zfpiii Z
ПеремещениеMove
Van It)Van it)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU1637820A SU408145A1 (en) | 1971-03-26 | 1971-03-26 | DESCRIPTION OF THE INVENTION |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU1637820A SU408145A1 (en) | 1971-03-26 | 1971-03-26 | DESCRIPTION OF THE INVENTION |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU408145A1 true SU408145A1 (en) | 1973-12-10 |
Family
ID=20469899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU1637820A SU408145A1 (en) | 1971-03-26 | 1971-03-26 | DESCRIPTION OF THE INVENTION |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU408145A1 (en) |
-
1971
- 1971-03-26 SU SU1637820A patent/SU408145A1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3891321A (en) | Optical method and apparatus for measuring the relative displacement of a diffraction grid | |
| US3523735A (en) | Interferometer system for distance measurement | |
| EP0512450B1 (en) | Wavelength variation measuring apparatus | |
| SU408145A1 (en) | DESCRIPTION OF THE INVENTION | |
| US4183671A (en) | Interferometer for the measurement of plasma density | |
| US4052129A (en) | Method of and apparatus for measuring the wavelength of a source of radiant energy | |
| US6064482A (en) | Interferometric measuring device for form measurement on rough surfaces | |
| Wyant | A simple interferometric MTF instrument | |
| RU2175753C1 (en) | Method of determination of deviation from linearity | |
| JPH07110206A (en) | Optical heterodyne interferometer | |
| JPS6428504A (en) | Length measuring device | |
| SU399722A1 (en) | INTERFERENCE METHOD OF MEASUREMENT OF THE VALUE OF LINEAR AND ANGULAR DISPLACEMENTS | |
| JP2568561B2 (en) | Optical interferometer | |
| SU1185073A1 (en) | Arrangement for measuring linear and angular movements of an object | |
| SU1286961A1 (en) | Two-frequency interferometer refractometer | |
| SU1478064A1 (en) | Method of measuring optic length of fiber optic light guides | |
| JPH06258018A (en) | Optical IC displacement meter | |
| JPS6225232A (en) | Method and instrument for measuring wavelength dispersion of optical fiber | |
| SU1404812A1 (en) | Method of measuring distance sections | |
| SU1714360A1 (en) | Displacement transducer | |
| SU1044966A1 (en) | Photoelectric microscope | |
| SU853378A1 (en) | Interference device for measuring linear and angular displacements | |
| SU1696851A1 (en) | Interferometer for measuring deviation from rectilinearity | |
| SU1096496A1 (en) | Interferention method of measuring linear displacements | |
| SU864942A1 (en) | Dispersion Interferometer |