Пристрій для вимірювання переміщень об’єкта

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оптикоинтерференционным устройствам. Известно устройство для измерения перемещений объекта (Авт. св. СССР №1201681, кл. G01B21/00, 1985), являющееся прототипом. Устройство содержит оптический интерферометр, генератор переменного напряжения, фотоприемник, узкополосный усилитель, фазовый детектор, усилитель постоянного напряжения, измеритель напряжения, зеркальный гальванометр, расположенный на выходе интерферометра и соединенный с генератором переменного напряжения и усилителем постоянного напряжения дискриминатор, расположенный между гальванометром и фотоприемником, и систему сброса, подключенную параллельно усилителю постоянного напряжения, причем фотоприемник, узкополосный усилитель, фазовый детектор, усилитель постоянного напряжения и измеритель напряжения соединены последовательно, а генератор подключен к второму входу фазового детектора. Недостатком такого устройства является необеспеченность измерения высокочастотных перемещений вследствие ограничения возможной частоты модуляции гальванометра его максимально допустимым током и инерционностью. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать устройство для измерения перемещений объекта, в котором повышение частоты модуляции генератора переменного напряжения и снижении инерционности фазового детектора обеспечивает повышение частоты измерения перемещений объекта и за счет этого расширяется диапазон частот измеряемых перемещений. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измерения перемещений объекта, содержащем лазер, неравноплечий оптический интерферометр, расположенный вдоль оптической оси, фотоприемник, узкополосный усилитель, фазовый детектор, усилитель постоянного напряжения, измеритель напряжения, соединенные последовательно, зеркальный гальванометр, расположенный па выходе интерферометра и соединенный с усилителем постоянного напряжения, дискриминатор, расположенный между гальванометром и фотоприемником, генератор переменного напряжения, соединенный со вторым входом фазового детектора, согласно изобретения, дополнительно содержит пьезоэлектрический модулятор, расположенный на торце лазера и соединенный с генератором переменного напряжения. Периодическое пространственное смещение интерференционной картины обеспечивается модуляцией длины волны излучения лазера и вследствие неравенства плеч интерферометра, что позволяет повысить частоту измерения перемещений объекта. На чертеже (фиг.) приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит неравноплечий оптический интерферометр 1, зеркальный гальванометр 2, находящийся на выходе интерферометра, дискриминатор 3, соединенные последовательно фотоприемник 4, узкополосный усилитель 5, фазовый детектор 6, усилитель постоянного напряжения 7, подключенный к зеркальному гальванометру 2 и измерителю напряжения 8, генератор переменного напряжения 9, соединенный со вторым входом фазового детектора 6 и пьезоэлектрическим модулятором 10. расположенным на торце лазера 11, вдоль оптической оси которого расположен интерферометр 1. Дискриминатор 3 расположен между зеркальным гальванометром,2 и фотоприемником 4. Устройство работает следующим образом. Переменное напряжение с генератора 9 поступает на пьезоэлектрический модулятор 10, при этом в нем возбуждаются механические колебания, которые передаются резонатору лазера 11, вызывая периодическое изменение его длины, что приводит к модуляции длины волны излучения лазера и вследствие неравенства плеч интерферометра 1 к периодическому пространственному смещению интерференционной картины, относительно щелей дискриминатора 3 с частотой генератора 9, что вызывает изменения яркости светового потока, попадающего на фотоприемник 4 с основной и кратными' основной частотами генератора 9. Фаза и амплитуда основной гармоники зависит от усредненного по времени расположения интерференционной картины, относительно щелей дискриминатора 3. Изменения яркости преобразуются фотоприемником 4 в электрический сигнал и через узкополосный усилитель 5 поступают на фазовый детектор 6, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный первой гармонике частоты модуляции. Этот сигнал через усилитель 7 поступает на зеркальный гальванометр 2, что обеспечивает отрицательную обратную связь, смещающую интерференционную картину в сторону уменьшения сигнала первой гармоники, при этом щели дискриминатора 3 находятся в экстремумах интерференционной картины, например, минимумах. При изменении длины измерительного плеча интерферометра 1 смещение интерференционной картины за счет обратной связи компенсируется напряжением, вызывающим поворот зеркального гальванометра 2 и поступающим на измеритель напряжения 8, например, осциллограф или спектроанализатор. Использование пьезоэлектрического модулятора 10 позволяет повысить частоту модуляции генератора 9, снизить инерционность фазового детектора 6 и повысить частоту измерения перемещений объекта. Устройство может быть реализовано с помощью следующи х, например, конструктивных элементов: оптический интерферометр, например, "БЛИК-2", гальванометр, например, МО14 - 7000, дискриминатор, например, пластина из 0,2мм стали с 20 параллельными прорезями 0,2 ´ 40мм, с шагом 2мм, фотоприемник, например ФД-256, узкополосный усилитель (Титце У. Шенк Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1982. - С.204). Фазовый детектор, например, на мультиплексоре К561КП1, усилитель постоянного напряжения, например, на операционном усилителе 544УД2, измеритель напряжения, например осциллограф С1-64А, генератор, например, синусоидальный RC генератор с мостом Вина-Робинсона частота 75кГц, амплитуда 2В, пьезоэлектрический модулятор, например, ЦТС19-2ВА лазер, например ЛГН-303. Предлагаемое устройство обеспечивает повышение частоты измерения перемещений объекта и расширение диапазона частот измеряемых перемещений.