RU187530U1 - Устройство увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров - Google Patents
Устройство увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров Download PDFInfo
- Publication number
- RU187530U1 RU187530U1 RU2018137616U RU2018137616U RU187530U1 RU 187530 U1 RU187530 U1 RU 187530U1 RU 2018137616 U RU2018137616 U RU 2018137616U RU 2018137616 U RU2018137616 U RU 2018137616U RU 187530 U1 RU187530 U1 RU 187530U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- microcontroller
- laser radiation
- sensitivity
- measuring
- Prior art date
Links
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 32
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000827 velocimetry Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/225—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference in an optical waveguide structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам управления мощностью света в оптических волноводах многоканальных систем измерения скорости объектов на базе гетеродин-интерферометров типа PDV (Photon Doppler Velocimetry) и может быть использована для устранения значительных перепадов мощности изучаемого лазерного излучения, которые приводят к потере информации в измерительных приборах с ограниченным динамическим диапазоном.Техническим результатом является возможность настройки чувствительности измерительной системы относительно первоначальной мощности исследуемого сигнала, осуществляемой независимо в каждом измерительном канале.Технический результат достигается тем, что устройство увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров, содержащее четыре набора элементов, причем каждый набор содержит последовательно соединенные оптическое волокно с отраженным от исследуемого объекта лазерным излучением, электрооптический элемент с возможностью изменения мощности исследуемого лазерного излучения, делитель лазерного излучения, фотодетектор, к каждому фотодетектору подключены последовательно соединенные предусилитель и усилитель, все четыре усилителя подключены к микроконтроллеру, микроконтроллер подключен к компьютеру, при этом предусилители через сигнал обратной связи подключены к формирователю управляющего напряжения, и микроконтроллер через опорный сигнал также подключен к формирователю управляющего напряжения, подключенному в свою очередь к электрооптическим элементам. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к устройствам управления мощностью света в оптических волноводах многоканальных систем измерения скорости объектов на базе гетеродин-интерферометров типа PDV (Photon Doppler Velocimetry) и может быть использована для устранения значительных перепадов мощности изучаемого лазерного излучения, которые приводят к потере информации в измерительных приборах с ограниченным динамическим диапазоном.
Значительные перепады мощности изучаемого излучения при измерении скорости объектов системами на базе гетеродин-интерферометров типа PDV связаны с изменением положения исследуемого объекта, приводящего к изменению мощности отраженного излучения. Значительные перепады мощности отраженного от исследуемого объекта излучения приводят к тому, что на измерительных приборах либо слабый сигнал отображается на уровне шумов, либо мощный сигнал приводит к засветке. В обоих случаях теряется полезная информация. Особенно этот эффект заметен при многоканальных измерениях, когда на один осциллограф подают свет с различных точек исследуемого объекта с разной мощностью сигнала. Для устранения этого эффекта требуется динамическое изменение мощности отраженного сигнала для устранения значительных перепадов, что приведет к увеличению динамического диапазона и информативности исследований. Однако в случае многоканальных исследований требуется независимая регулировка в каждом измерительном канале. Также необходима настройка регулировки мощности исследуемого сигнала на основе мощности сигнала, отраженного от исследуемого объекта, установившейся перед началом измерений. Такая настройка позволит увеличить информативность измерений за счет нормирования чувствительности системы измерения по мощности изначального сигнала. Для этого было разработано предлагаемое устройство для каждого измерительного канала.
Известно устройство для устранения перепадов освещенности изображения, содержащее лазер подсветки, электрооптический элемент, изменяющий мощность излучения на выходе лазера подсветки, фотодетектор измеряющий мощность отраженного от исследуемого объекта излучение. Патент США № US 7424177, МПК G02B 6/00, 09.09.2008.
Недостатками этого устройства являются отсутствие возможности использования оптических волокон, не сохраняющих поляризацию излучения, невозможность независимой регулировки сигнала в различных измерительных каналах, использующих общее зондирующее излучение, а также отсутствие настройки чувствительности измерительной системы относительно первоначальной мощности исследуемого сигнала.
Известно устройство для регулировки сигнала от исследуемого объекта, подаваемого на фотодетектор, содержащее оптическое волокно, один или несколько аттенюаторов, расположенных на пути отраженного от исследуемого объекта излучения, устраняющих высокие уровни мощности сигнала. Данные аттенюаторы устраняют перепады мощности, которые превосходят допустимый порог, заранее заданный для каждого аттенюатора при его установке. Патент США № US 9201017, МПК G01N 21/00, G01N 21/84, 01.12.2015.
Недостатками этого устройства является отсутствие настройки чувствительности измерительной системы относительно первоначальной мощности исследуемого сигнала.
Известно устройство, содержащее волокно для передачи отраженного от исследуемого объекта излучения и аттенюаторы, измеряющие и регулирующие мощность либо опорного сигнала от лазера подсветки, либо отраженного от объекта. Патент США № US 8144334, МПК G01B9/02, G01B11/02, 27.03.2012. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является невозможность настройки чувствительности измерительной системы относительно первоначальной мощности исследуемого сигнала, осуществляемой независимо в каждом измерительном канале.
Техническим результатом является возможность настройки чувствительности измерительной системы относительно первоначальной мощности исследуемого сигнала, осуществляемой независимо в каждом измерительном канале.
Технический результат достигается тем, что устройство увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров, содержащее четыре набора элементов, причем каждый набор содержит последовательно соединенные оптическое волокно с отраженным от исследуемого объекта лазерным излучением, электрооптический элемент с возможностью изменения мощности исследуемого лазерного излучения, делитель лазерного излучения, фотодетектор, к каждому фотодетектору подключены последовательно соединенные предусилитель и усилитель, все четыре усилителя подключены к микроконтроллеру, микроконтроллер подключен к компьютеру, при этом предусилители через сигнал обратной связи подключены к формирователю управляющего напряжения, и микроконтроллер через опорный сигнал также подключен к формирователю управляющего напряжения, подключенному в свою очередь к электрооптическим элементам.
Блок-схема одного из измерительных каналов данного устройства динамического управления мощностью лазерного излучения в волокне в многоканальных измерителях скорости на базе гетеродин-интерферометров приведена на чертеже, где: 1 – оптическое волокно с исследуемым лазерным излучением, отраженным от объекта; 2 – электрооптический элемент; 3 – делитель лазерного излучения, например волоконный разветвитель; 4 – фотодетектор; 5 – предусилитель; 6 – усилитель; 7 – микроконтроллер, подключенный к нескольким фотодетекторам в разных измерительных каналах; 8 – формирователь управляющего напряжения; 9 – компьютер; 10 – сигнал обратной связи; 11 – опорный сигнал, 12 – подсистема, включающая в себя набор элементов 1–6. Всего в устройстве содержатся четыре набора таких элементов. На чертеже для удобства изображен только один набор.
Устройство содержит оптическое волокно 1 для передачи лазерного излучения, отражённого от исследуемого объекта, четыре подсистемы 12, микроконтроллер 7, формирователь управляющего напряжения 8, компьютер 9. Подсистема 12 состоит из электрооптического элемента 2 – аттенюатора для изменения мощности исследуемого лазерного излучения и последовательно соединённых с ним делителя 3 излучения, фотодетектора 4 для измерения мощности исследуемого излучения, предусилителя 5 и усилителя 6. Предусилитель 5 через сигнал обратной связи 10 подключён к формирователю 8 управляющего напряжения, подключенному к элементу 2 для изменения мощности исследуемого лазерного излучения. Усилители 6 каждой из четырех подсистем 12 подключены к микроконтроллеру 7, через опорный сигнал 11 подключённому к формирователю 8. Также микроконтроллер 7 подключён к компьютеру 9.
Устройство работает следующим образом.
От исследуемого объекта по оптическим волокнам 1 исследуемое лазерное излучение подаётся в четыре подсистемы 12, в каждой из которых его пропускают через аттенюатор – электрооптический элемент 2, изменяющий его мощность, после которого стоит делитель 3, выполненный в виде волоконного разветвителя, отводящий малую часть (обычно до 5 %, чтобы не ослаблять значительно лазерное излучение, подаваемое далее на измерительную схемы) излучения на фотодетектор 4. Основная часть лазерного излучения (обычно не менее 95%) подается для регистрации на стандартную схему регистрации из высокочастотных фотодетекторов и четырехканального осциллографа. Сигнал с фотодетектора 4 усиливается в предусилителе 5 до уровня необходимого для сигнала обратной связи 10 и через данный сигнал обратной связи 10 подается на формирователь 8, который регулирует работу электрооптического элемента 2. Также сигнал с предусилителя 5 подаётся на усилитель 6. Сигналы с усилителей 6 всех четырёх подсистем 12 подаются на микроконтроллер 7, управляемый компьютером 9, и оцифровывается.
Уровень сигнала в измерительных каналах, подключенных к подсистемам 12, выставляется такой, чтобы во всех измерительных каналах, через которые сигнал подается на регистрацию, была близкая мощность исследуемого излучения, проходящего дальше на схему регистрации, чтобы избежать засвечивания на четырехканальном осциллографе сигналов в каналах с большей яркостью и сливания сигнала с шумом в каналах с низкой яркостью относительно других каналов.
После начала эксперимента исследуемый объект движется, и мощность отраженного от него лазерного излучения изменяется в большую или меньшую сторону. В формирователе 8 после начала эксперимента сигналы с фотодетекторов 4, поступающие через предусилитель 5, сравниваются с выставленными заранее в каждом измерительном канале опорными сигналами 11. До этого по сигналу с компьютера 9 микроконтроллер 7 с помощью входящего в его состав цифроаналогового преобразователя (ЦАП) в каждом измерительном канале устанавливает для формирователя 8 необходимые уровни опорных сигналов 11, с которыми сравниваются сигналы с фотодетекторов 4, и на основе сравнения на аттенюаторы – электрооптические элементы 2 с формирователя 8 подаются управляющие напряжения такие, чтобы сигналы оставались как можно ближе по мощности к первоначальным, в случае если они от него отклонятся в ходе эксперимента.
Таким образом, появляется возможность настройки чувствительности измерительной системы относительно первоначальной мощности исследуемого сигнала, осуществляемой независимо в каждом измерительном канале.
Claims (1)
- Устройство увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров, содержащее четыре набора элементов, причем каждый набор содержит последовательно соединенные оптическое волокно с отраженным от исследуемого объекта лазерным излучением, электрооптический элемент с возможностью изменения мощности исследуемого лазерного излучения, делитель лазерного излучения, фотодетектор, отличающееся тем, что к каждому фотодетектору подключены последовательно соединенные предусилитель и усилитель, все четыре усилителя подключены к микроконтроллеру, микроконтроллер подключен к компьютеру, при этом предусилители через сигнал обратной связи подключены к формирователю управляющего напряжения, и микроконтроллер через опорный сигнал также подключен к формирователю управляющего напряжения, подключенному в свою очередь к электрооптическим элементам.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018137616U RU187530U1 (ru) | 2018-10-25 | 2018-10-25 | Устройство увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018137616U RU187530U1 (ru) | 2018-10-25 | 2018-10-25 | Устройство увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU187530U1 true RU187530U1 (ru) | 2019-03-12 |
Family
ID=65758883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018137616U RU187530U1 (ru) | 2018-10-25 | 2018-10-25 | Устройство увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU187530U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2305253C1 (ru) * | 2006-05-10 | 2007-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (СПбГЭТУ (ЛЭТИ" им. В.И. Ленина)) | Волоконно-оптическая сенсорная система |
| US20080094608A1 (en) * | 2006-10-23 | 2008-04-24 | The Regents Of The University Of California | Laser velocimetry system |
| US8144334B2 (en) * | 2009-09-29 | 2012-03-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Fiber-optic, digital system for laser Doppler vibrometers (LDVs) |
| RU2498226C1 (ru) * | 2012-06-01 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Волоконно-оптическая сенсорная система |
| RU2657135C1 (ru) * | 2017-07-27 | 2018-06-08 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Устройство доплеровского измерителя скорости движущейся поверхности на основе интерферометра с волоконным вводом излучения |
-
2018
- 2018-10-25 RU RU2018137616U patent/RU187530U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2305253C1 (ru) * | 2006-05-10 | 2007-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (СПбГЭТУ (ЛЭТИ" им. В.И. Ленина)) | Волоконно-оптическая сенсорная система |
| US20080094608A1 (en) * | 2006-10-23 | 2008-04-24 | The Regents Of The University Of California | Laser velocimetry system |
| US8144334B2 (en) * | 2009-09-29 | 2012-03-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Fiber-optic, digital system for laser Doppler vibrometers (LDVs) |
| RU2498226C1 (ru) * | 2012-06-01 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Волоконно-оптическая сенсорная система |
| RU2657135C1 (ru) * | 2017-07-27 | 2018-06-08 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Устройство доплеровского измерителя скорости движущейся поверхности на основе интерферометра с волоконным вводом излучения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110207837B (zh) | 高分辨率实时超短脉冲时频域测量装置及方法 | |
| US6525308B1 (en) | Apparatus and method for wavelength detection with fiber bragg grating sensors | |
| CN102176021B (zh) | 一种激光相位法测距装置 | |
| JP6686423B2 (ja) | 光ファイバ特性測定装置および光ファイバ特性測定方法 | |
| CN103890537A (zh) | 用于干涉仪的检测器电路 | |
| US4378490A (en) | Optical attenuator providing controlled attenuation | |
| CN108362388B (zh) | 一种双通道差分激光器相位噪声的测量方法 | |
| JP2556910B2 (ja) | 光強度変化検出装置 | |
| KR20180013937A (ko) | 광원 장치 및 검사 장치 | |
| US6643011B2 (en) | SNR calculation method and optical spectrum measurement apparatus | |
| CN107356914B (zh) | 一种星载激光雷达探测器校准系统 | |
| CN104316090A (zh) | 温度自补偿高分辨率高频光纤光栅解调系统及方法 | |
| ATE352115T1 (de) | Laserspektroskopie mittels einer master-slave- steuerungsarchitektur | |
| RU187530U1 (ru) | Устройство увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров | |
| CN108344515B (zh) | 一种双通道激光器相位噪声的测量装置 | |
| CN104730308A (zh) | 控制电光探针增益和灵敏度的方法 | |
| RU2657135C1 (ru) | Устройство доплеровского измерителя скорости движущейся поверхности на основе интерферометра с волоконным вводом излучения | |
| RU2691669C1 (ru) | Способ увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров | |
| US3572938A (en) | Polarimeter | |
| CN111727495A (zh) | 浓度测定方法及浓度测定装置 | |
| KR101132784B1 (ko) | 광신호 특성 측정 장치 및 그 측정 방법 | |
| US2874606A (en) | Devices for measurement of turbidity | |
| US6424420B1 (en) | Measuring device for arrayed-waveguide diffraction grating | |
| Niespodziany et al. | Detector diode circuit noise measurement and power supply method selection for the fiber optic seismograph | |
| SU918826A1 (ru) | Влагомер |