А) с одночастотным лазером, б) гетеридинна схема с двочастотним лазером

Особенностью такого интерферометра является наличие двух отдельных каналов – опорного и сигнального. В опорном канале обе оптические частоты направляются сразу на опорный фотоприемник, а в сигнальном канале одна из частот направляется на недвижимый опорный отражатель, а другая – на дистанционный отражатель, после чего они, прошедши соответствующие плечи интерферометра, приходят на сигнальный фотоприемник. В такой схеме как на опорному, так и на сигнальному фотоприемниках возникает “біжуча” интерференционная картина даже при недвижимом дистанционном отражателе. Это происходит в результате интерференции двух різночастотних колебаний с близкими частотами ₁ и ₂, образующими сигнал битья – изменение интенсивности с разностной частотой. В такой схеме число N определяется как различие двух чисел –показателей счетчиков в сигнальном и опорном каналах – следующим чином.

При недвижимом дистанционном отражателе скорость перемещения интерференционных полос перед опорным и сигнальным фотоприемниками одинаковая и численно равняется разностной частоте F = ₁ - ₂  (F полос в секунду). Поэтому счетчики в опорном и сигнальном каналах будут регистрировать одинаковое количество полос за любой интервал времени.

^(5.8)

При движении дистанционного отражателя возникает допплерівський сдвиг частоты на сигнальном фотоприемнике, и скорость перемещения полос перед сигнальным фотоприемником становится равной F  F полос в секунду, где F – величина допплерівського сдвига, равная 2V/ ( V – скорость движения отражателя), а знак перед F зависит от направления движения. В этом случае количество полос, регистрированное счетчиками в опорном и сигнальном каналах за один и тот же интервал времени t = t₂ - t₁, будет разной - N₁ и N₂, а их различие будет одинаковое. То есть различие показателей счетчиков в сигнальном и опорном каналах равняется интегралу от допплерівського сдвига частоты, или, другими словами, интерферометр осуществляет интеграцию допплерівського сдвига частоты за время измерения.

В общем случае отражатель движется неравномерно со скоростью V = V(t), и допплерівський сдвиг будет F(t)= 2V(t)/ . Подставляя его в последнее выражение и учитывая, что при неравномерному движении D(t)=  V(t)dt, найдем

^(5.9)

где D – пройденное расстояние. Полученная величина не зависит от скорости движения отражателя, и потому непостоянство скорости не влияет на результат измерений. Помножив подсчитанное число N на /2, получим расстояние D.

Отметим, что и в «классической схеме» с одночастотным лазером при движении отражателя возникает допплерівський сдвиг частоты 2V/, и число N есть интеграл от этого сдвига за время измерения.

В современных интерферометрах все измерения автоматизированные, и окончательный результат выдается на цифровое табло.

Лазерная інтерферометрія – найточніший метод линейных измерений, с которым не могут конкурировать никакие другие методы. Инструментальная погрешность составляет меньше 1 мкм. Результирующая точность метода лимитируется погрешностью знания длины волны. Эта погрешность зависит от стабильности оптической частоты и точности определения показателя преломления воздуха. Типичная относительная ошибка интерференционных измерений составляет 510-7 .

Необходимость перемещения отражателя вдоль всей дистанции, которая измерится, требует сооружения точных направляющих, смонтированных на бетонных сопротивлениях, которые технически сложно и дорого. Поэтому лазерные интерферометры используют на специально создаваемых метрологических базисах, которые используются для калибрования электронных віддалемірів. Максимальная дальность действия промышленных лазерных интерферометров составляет 60м, поэтому базисы делают многосекционными, и длина их может доходить до сотен метров.

ВОПРОС ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. В интерферометре с двочастотним лазером при движении отражателя возникает допплерівське сдвиг частоты, которая равняется 2V/λ. Что такое V?

2. В которых интерферометрах возникает интерференционная картинка, которая бежит, при недвижимом отражателе ?

3. Почему равняется различие показов счетчиков полос в опорном и сигнальном каналах двочастотного интерферометра при движении отражателя?

4. Как определить число N в интерферометрах с двочастотним лазером?

5. Какое радиоизлучение принимается в методе РНДБ?

6. Какие черты характерные для РНДБ?