Навигация
Интерферометр со счетом полос на основе частотной модуляции
9874
знака
0
таблиц
3
изображения
2.2 Интерферометр со счетом полос на основе частотной модуляции
На рис. 3а приведен пример схемы ЛИС. Двухчастотный лазер 1
излучает две волны с частотами 1 и 2, одна из которых поляризо-
вана параллельно, а другая - перпендикулярно плоскости чертежа.
Светоделитель 2 отклоняет часть излучения каждой частоты для фор-
мирования опорного сигнала I0. Поляризационная призма-куб 3 раз-
деляет составляющие излучения разных частот и направляет их в
разные плечи интерферометра. Пластины /4 - позиция 7, оптические
оси которых составляют угол 450 с плоскостью чертежа, меняют сос-
тояние поляризации дважды прошедших пучков на ортогональное. По-
ляризационная призма-куб 3 обеспечивает суперпозицию пучков,
возвращенных отражателями 4 и 5, в направлении I1. После поляри-
заторов 6, ось пропускания которых составляет угол 450 с плос-
костью чертежа, в результате интерференции пучков с разными час-
тотами образуются опорный I0 и измерительный I1 сигналы биения.
Поскольку номенклатура двухчастотных лазеров и значения раз-
ности частот, которые они обеспечивают, ограничены, в качестве
источника излучения часто используют одночастотный лазер, сдвигая
частоты ортогональных составляющих его излучения акустооптически-
ми модуляторами, которые устанавливают на входе, выходе или в од-
ном из плечей интерферометра . В этом случае опорный сигнал
I0 может быть получен непосредственно из модулирующих сигналов,
подаваемых на акустооптические модуляторы.
Частота частотной модуляции, аналогично частоте фазовой модуляции, ограничивает время измерения . Однако при использовании акустооптических модуляторов она может быть установлена достаточно большой, чтобы этим ограничением можно было пренебречь. Тогда время однократного измерения фазы определяется временем задержки фазоизмерительного устройства и составляет для современных ЛИС около 10 мкс .
Так как ЛИС на основе частотной модуляции обеспечивают время измерения на порядок меньше, чем ЛИС на основе фазовой модуляции,
допустимые скорости изменения ГРХ в них на порядок выше. Эти ЛИС
считаются в большей степени подходящими для высокоточных измерений в реальном масштабе времени . При равной погрешности они имеют несколько больший диапазон измерения ГРХ.
На основе методов прямого измерения фазы разрабатывают ЛИС для измерения медленно меняющихся во времени и незначительных по величине расстояний с высокой точностью. Основная область применения таких ЛИС - контроль профиля и шероховатости поверхностей, в том числе оптических. Другая обширная сфера применения - интерференционные датчики физических величин, изменение которых можно преобразовать в изменение еометрической или оптической разности хода интерферирующих лучей (давление и влажность атмосферы, температура, напряженность электрического и магнитного полей и др.).
Частотную модуляцию интерференционного сигнала обеспечивают путем суперпозиции двух волн разной оптической частоты. В этом случае закон изменения интенсивности имеет вид
(4)
где I1 и I2 - интенсивности, 1 и 2 - оптические частоты, 1 и 2 - фазы интерферирующих волн.
Все переменные составляющие сигнала (4), кроме последней, вследствие высокой частоты не могут быть детектированы фотоприемником непосредственно.
Выбирая близкие оптические частоты интерферирующих волн, получают частоту b=1-2 последней составляющей, удобную для обработки в фотоэлектронной системе. Эту частоту называют сигналом биения.
Особенность сигнала биения в том, что даже в отсутствие изменения ГРХ между интерферирующими волнами интенсивность изменяется по гармоническому закону. Если одна из интерферирующих волн проходит дополнительный геометрический путь 2L, то сигнал биения получает дополнительный фазовый сдвиг =L/, эквивалентный фазе немодулированного интерференционного сигнала на длине волны при
ГРХ интерферирующих лучей, равной 2L.
Чтобы определить ГРХ, измеряют фазовый сдвиг (рис. 3б)
(t)=t*b
между опорным и измерительным сигналами биения:
I0(t)=A0 *COS[2(1-2)t+(1-2)] ,
(5)
I1(t)=A1 *COS[2(1-2)t+(1-2)+(t)] ,
где A0 и A1 - их амплитуды.
Вместо непрерывного измерения разности фаз между сигналами
подсчитывают число биений каждого из них N0 и N1 и отслежи-
вают разность N=N1-N0 (рис. 3в). Если ГРХ в интерферометре не
меняется, частоты опорного и измерительного сигналов равны
f=f1=12, и N=0. При движении отражателя 4 частота биения
измерительного сигнала становится равной f1=1-2+, где
=(t) /t. Изменение ГРХ равно L==(N1-N0)*.
Знак при n зависит от направления движения отражателя 4.
Связь между знаками L и остается однозначной до тех пор, пока
[]7.91 м
>0.079 м
>98.87 м
>0.98 м
>9.88*10-3 м
Ближняя зона Похожие работы
... -электронных приборов при непосредственном участии автора. Вторая глава. Во второй главе рассмотрены разработанные методы проведения исследований метрологических установок и стендов для поверки и калибровки геодезических приборов для измерения превышений. Метод исследования короткопериодической погрешности измерения вертикальных углов геодезических приборов. Важной задачей при исследовании ...
... калибровки и настройки. 4 Нормативные ссылки 4.1 ГОСТ Р 8-82 Станки металлорежущие. Общие требования к испытаниям на точность. 4.2 ГОСТ Р 22267-76 Станки металлорежущие. Схемы и способы измерений геометрических параметров. 4.3 ГОСТ Р 23597-79 Станки металлорежущие с числовым программным управлением. Обозначение осей координат и направлений движения. Общие положения. 4.4 ГОСТ Р 12.2.009 ...
... процедура установки датчиков должна стать частью комплексной задачи конструирования и мониторинга механических и других свойств системы. Впрочем, нынешние технологии от этого еще весьма далеки. 1.2. Требования к системам датчиков в интеллектуальных структурах Полная характеризация контролируемой структуры только с помощью сети сенсоров невозможна. Действительно, в любой измерительной ...
... угла от эталонов к образцовым и рабочим угловым мерам, поверки и градуировки угломерных приборов и специальных угловых мер (шаблонов), а также для непосредственного измерения угловых изделий. По ГОСТу 2875 - 88 "Меры плоского угла призматические. Общие технические условия" предусмотрено пять типов угловых мер (рис. 4.20): меры типа 1 выполнены со срезанной вершиной угла и имеют малые (до 9о) ...
0 комментариев