Датчик перемещений

СФ ФИАН

Самарский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Датчик перемещений

		В СФ ФИАН разработан датчик перемещений на основе полупроводникового диодного лазера, отличающийся интерферометрической точностью, компактностью и возможностью работы с шероховатыми слабоотражающими поверхностями.
		В качестве источника излучения в датчике используется полупроводниковый лазер, устойчиво работающий на одной продольной моде. Изменение тока накачки лазера приводит к модуляции его частоты излучения и возникновению сигнала биений при сложении оптического поля, находящегося внутри лазера, с полем, возвращающимся от внешнего отражателя. Оригинальная методика обработки сигнала биений позволяет в реальном времени получать информацию о линейном перемещении объекта в диапазоне до 20мм, с точностью 0,1мкм, для скоростей перемещения мишени ≤0,2м/с, на расстоянии ≤1м.

		Рис.1. Схема датчика перемещения и сигналы в контрольных точках: 1 - фотодиод: 2 - полупроводниковый лазер; 3 - микрообъектив; 4 - регулируемый фильтр; 5 - исследуемый объект; 6 - преобразователь фототока в напряжение; 7 - селективный усилитель; 8 - компаратор; 9 - стабилизатор тока накачки и температуры лазера; 10 - генератор; 11 - фазовый детектор; 12 - ЦАП; 13 цифровой индикатор; 14 - реверсивный датчик; 15, 16 - самописец и/или компьютер.
		Рис.2. Зависимость от времени положения латунной пластины, укрепленной на платформе шагового двигателя, демонстрирующая высокое быстродействие датчика - верхний график получен для высоты зондирующего луча над платформой - 50 мм, нижний график - 5 мм, размеры увеличенной области 2мкм×50мсек.	Рис.3. Зависимость от времени длины медного стержня и его температуры при нагревании и последующем остывании, демонстрирующая высокую стабильность датчика - дрейф нуля за 2 часа не превышал 0,2мкм.
		Возможность работы с шероховатыми слабоотражающими поверхностями достигается за счет высокой чувствительности полупроводникового лазера к оптическому излучению, попадающему обратно в активную область после отражения от внешних объектов.
		Контакты: С.П. Котова kotova@fian.smr.ru; А.К. Чернышов chak@fian.smr.ru; Физический институт им. П.Н. Лебедева, Самарский филиал.