DE2631663A1

Accurate length change measurement by laser beam timing - uses polygonal rotating mirror array to split pulsed beam into reflected and reference beams

Abstract

Appts. measuring changes in length in test pieces structures or surfaces uses a laser beam timing technique. This gives accurate results for a wide range of applications down to test pieces of under 1mm in length. The laser beam is focused and transformed into a pulsed sequence by a polygonal rotating array of mirrors. The pulsed beam is split into two beams, one of which is reflected from a surface on the object to be measured, then detected by a photosensitive detector. The other, which is a reference beam, is directly detected by a photosensitive detectors. The two detector output signals are processed by a substraction integrating and division processing network to produce the measurement required.

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Projected expiry passed 14 July 1996, 30.2 years ago.

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5 claims: 5 independent, 0 dependent

  1. 1
    FORMULATION OF THE CLAIMS 1. ) Method for non-contact measurement of relative changes in length, characterized in that a laser beam with the aid of a periodic beam deflection (see block diagram) a measuring zone (= measuring length) with different reflection behavior with respect to their immediate environment, definable length covered on any object to be measured and that the resulting at the beginning and end of the measuring zone intensity jumps of the laser light reflected from the object to be used for transit time measurement, the transit time is a measure of the instantaneous length of the measuring length. FORMULIERUNG DER ANSPRUCHE 1. ) Verfahren zur berührungslosen Messung relativer Längenänderungen dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl mit Hilfe einer periodischen Strahlablenkung (siehe Blockschaltbild) eine Meßzone (=Meßlänge) mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten gegenüber ihrer unmittelbaren Umgebung, definierbaren Länge auf einem beliebigen Meßobjekt überstreicht und daß die zu Beginn und Ende der Meßzone entstehenden Intensitätssprünge des vom Meßobjekt reflektierten Laserlichts zur Laufzeitmessung herangezogen werden, wobei die Laufzeit ein Maß für die momentane Länge der Meßlänge ist.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätssprünge von einem Photodetektor mit vorgeschalteter Optik (Sjrnmellinse und Interferenzfilter zur Ausschaltung von Störlicht) in Rechteckimpulse umgewandelt werden, deren Impulsbreite der LauFzeit und damit der Meßlänge verhältnisgleich ist. Second A method according to claim 1, characterized in that the intensity jumps are converted by a photodetector with upstream optics (Sjrnmellinse and interference filter to eliminate interfering light) into rectangular pulses whose pulse width of LauFzeit and thus the measuring length is proportional.
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß durch Strahlungsteilung nach der Strahlablenkung ein Teil des Laserstrahls eine verstellbare Blende überstreicht und mit Hilfe eines baugleichen Fotodetektors (wie in Anspruch 2) konstante Referenzsignale erzeugt und damit eine an sich bekannte Differenzmessung zur Darstellung kleinster Änderungen der Meßgröße ermöglicht. Third A method according to claim 1 and 2, characterized in that by beam splitting after the beam deflection, a portion of the laser beam sweeps an adjustable aperture and using a similar photodetector (as in claim 2) generates constant reference signals and thus a known difference measurement to represent the smallest changes of Measured variable allows.
  4. 4
    Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß durch elektronische Division von Differenz- und Referenzsigral die gewünschte relative Längenänderung als Meßgröße am Ausgang zur Verfügung steht und gleichzeitig eine Frequenzschwankung der Strahlablenkung als mögliche Störgröße herausgekürzt wird. 4th A method according to claim 1 to 3, characterized in that the desired relative change in length is available as a measured variable at the output by electronic division of difference and Referenzsigral and simultaneously a frequency fluctuation of the beam deflection is cut out as a possible disturbance.
  5. 5
    AuFbringen der Meßlänge für das Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 auf einem beliebigen Meßobjekt, dadurch gekennzeichnet, daß die notwendigen Reflexionsunterschiede durch geringfügiges Aufrauhen (mit einem Miniatur-Sandstrahlgebläse) erreicht wird 6. Aufbringen der Meßlänge für das Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß für Versuche bei höheren Temperaturen eine Schicht mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten gegenüber der Umgebung der Meßlänge durch AuFdampfen aufgebracht wird. 5th AuFbringen the Meßlänge for the method according to claim 1 to 4 on any object to be measured, characterized in that the necessary reflection differences by slight roughening (with a miniature sandblast blower) is achieved 6. Application of the measuring length for the method according to claim 1 to 5, characterized in that for experiments at higher temperatures, a layer with different reflection behavior with respect to the environment of the measuring length is applied by AuFdampfen.