RU2098776C1 - Method studying periodic vibrations - Google Patents

Method studying periodic vibrations Download PDF

Info

Publication number
RU2098776C1
RU2098776C1 RU95115084A RU95115084A RU2098776C1 RU 2098776 C1 RU2098776 C1 RU 2098776C1 RU 95115084 A RU95115084 A RU 95115084A RU 95115084 A RU95115084 A RU 95115084A RU 2098776 C1 RU2098776 C1 RU 2098776C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplitude
amplitudes
studied
oscillations
signals
Prior art date
Application number
RU95115084A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95115084A (en
Inventor
Д.А. Усанов
А.В. Скрипаль
В.А. Вагарин
М.Ю. Калинкин
Original Assignee
Саратовский государственный университет им.Н.Г.Чернышевского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Саратовский государственный университет им.Н.Г.Чернышевского filed Critical Саратовский государственный университет им.Н.Г.Чернышевского
Priority to RU95115084A priority Critical patent/RU2098776C1/en
Publication of RU95115084A publication Critical patent/RU95115084A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2098776C1 publication Critical patent/RU2098776C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: equipment measuring vibrations in microelectronics and mechanical engineering. SUBSTANCE: proposed method includes formation of interference pictures, their conversion to electric signals, reference one and one corresponding to examined vibration, taking characteristics of obtained signals and their comparison to judge amplitude of vibration of examined object. Amplitude of vibration of reference object exceeding λ/4, where λ is length of radiation wave of laser is set before formation of interference picture of reference signal. Envelopes of electric signals, reference and examined, are chosen as criterion for evaluation. Then relation of amplitudes of envelopes of signals of examined to reference one is found. In case of excess or equality of relation of amplitude of reference signal to amplitude of examined signal character of vibrations is determined from proposed relation and amplitudes of harmonics of studied vibrations are found by formulae. EFFECT: increased authenticity of method. 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для анализа вибраций в микроэлектронике и машиностроении. The invention relates to measuring technique and can be used to analyze vibrations in microelectronics and mechanical engineering.

Известен способ определения амплитуд гармоник вибрирующего объекта (А.А. Харкевич. Спектры и анализ. Москва. Государственное издательство физико-математической литературы. 1962, 236 с.), заключающийся в том, что снимают с измерительного датчика электрический сигнал, проводят его спектральный анализ с помощью известных методов Фурье преобразований. A known method of determining the amplitudes of harmonics of a vibrating object (A. A. Kharkevich. Spectra and analysis. Moscow. State publishing house of physical and mathematical literature. 1962, 236 pp.), Which consists in the fact that they remove an electrical signal from a measuring sensor, conduct its spectral analysis using well-known Fourier transform methods.

Однако применение этого способа эффективно при использовании акустических преобразователей, которые имеют ограниченный диапазон измеряемых амплитуд вибраций. However, the application of this method is effective when using acoustic transducers, which have a limited range of measured vibration amplitudes.

Известен способ бесконтактного измерения колебаний объекта (авт.св. СССР N 1262295, кл. G 01 H 9/00), заключающийся в том, что зондируют исследуемый объект ультразвуковыми колебаниями, принимают отраженный от этого объекта модулированный сигнал, смешивают зондирующий и отраженный сигналы, выделяют из суммарного сигнала две соседние допплеровские гармоники, по отношению мощностей этих гармоник определяют амплитуду колебаний, а по разности их частот частоту колебаний объекта. A known method of non-contact measurement of object vibrations (ed. St. USSR N 1262295, class G 01 H 9/00), which consists in probing the object under investigation by ultrasonic vibrations, receiving a modulated signal reflected from this object, mixing the probe and reflected signals, two adjacent Doppler harmonics are isolated from the total signal, the amplitude of the oscillations is determined from the ratio of the powers of these harmonics, and the object's oscillation frequency from the difference in their frequencies.

Однако в способе отсутствует возможность определения гармоничности колебаний, величины амплитуды второй гармоники и накладываются ограничения на точность измерений амплитуды вибраций в связи с достаточно большой длиной волны. However, the method does not have the ability to determine the harmonicity of the oscillations, the magnitude of the amplitude of the second harmonic, and restrictions are placed on the accuracy of measuring the amplitude of the vibrations in connection with a sufficiently long wavelength.

Известен также способ для определения амплитуды механических колебаний (патент ГДР N 276989, кл. G 01 H 9/00), заключающийся в том, что линейный, поляризованный, монохроматический, когерентный пучок света разлагают на два равных пучка, которые проходят взаимно перпендикулярно. При этом пучок направляют на механический движущийся с неизвестной амплитудой объект, где он отражается. Второй пучок направляют на неподвижную поверхность, от которой он также отражается. При этом между двумя взаимно перпендикулярными компонентами этих пучков обеспечивают сдвиг фазы на 90o. Оба пучка накладывают один на другой и затем обрабатывают.There is also a method for determining the amplitude of mechanical vibrations (patent GDR N 276989, class G 01 H 9/00), which consists in the fact that a linear, polarized, monochromatic, coherent light beam is decomposed into two equal beams that pass mutually perpendicular. In this case, the beam is directed to a mechanical object moving with an unknown amplitude, where it is reflected. The second beam is directed to a fixed surface, from which it is also reflected. Moreover, between two mutually perpendicular components of these beams provide a phase shift of 90 o . Both beams are laid one on top of the other and then processed.

Однако для реализации способа необходимо дополнительное аппаратурное оснащение для обеспечения сдвига фаз на 90o.However, for the implementation of the method requires additional hardware to provide a phase shift of 90 o .

Известен также способ определения амплитуды вибрации объекта (Wei Jin, Li Ming Zang, Deepak Uttmchandam, Brian Culshaw, Appl. Opt. v. 30, N31, p. 4496-4499, 1991), заключающийся в том, что лазерное излучение направляют в зону колебаний объекта и на опорное зеркало через делитель, из отраженных от них лучей формируют интерференционную картину, преобразуют ее в электрический сигнал и снимают его спектр. В способе предложено находить амплитуды четырех гармоник с частотами, кратными основной частоте ω колебания исследуемого объекта, с коэффициентом n 1, 2, 3, 4. Рассчитывают амплитуду колебаний объекта по формуле: σ2 = 24 c2c3/(c1+c3)(c2+c4), где σ = 4πξ/λ, ξ - амплитуда вибрации исследуемого объекта, λ длина волны излучения лазера. Коэффициенты c1, c2, c3, c4 рассчитывают исходя из синтеза разложений сигнала на выходе измерительной системы в ряде Фурье и Бесселя. Коэффициенты cn могут иметь как положительное, так и отрицательное значение.There is also a method of determining the amplitude of vibration of an object (Wei Jin, Li Ming Zang, Deepak Uttmchandam, Brian Culshaw, Appl. Opt. V. 30, N31, p. 4496-4499, 1991), which consists in the fact that the laser radiation is directed into the zone vibrations of the object and the reference mirror through the divider, from the rays reflected from them form an interference pattern, convert it into an electrical signal and take its spectrum. The method proposes to find the amplitudes of four harmonics with frequencies that are multiples of the fundamental frequency ω of the oscillation of the object under study, with a coefficient n 1, 2, 3, 4. Calculate the amplitude of the object’s vibrations using the formula: σ 2 = 24 c 2 c 3 / (c 1 + c 3 ) (c 2 + c 4 ), where σ = 4πξ / λ, ξ is the vibration amplitude of the object under study, λ is the laser radiation wavelength. The coefficients c 1 , c 2 , c 3 , c 4 are calculated based on the synthesis of the decompositions of the signal at the output of the measuring system in the Fourier and Bessel series. Coefficients c n can have both positive and negative values.

Однако с помощью указанного способа невозможно контролировать параметры негармонических вибраций. However, using this method, it is impossible to control the parameters of inharmonic vibrations.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ измерения амплитуды гармонических колебаний (H.A. Dtfferari, R.A.Darby, F.A.Andrews, J. Acoust. Soc. Am. v.42, N5. p.982 990,1967), заключающийся в том, что из излучения, отраженного от объектов с заданной и искомой амплитудами вибраций, формируют интерференционные картины, преобразуют их в электрические сигналы, снимают характеристики полученных сигналов, сравнивая которые, судят об амплитуде колебаний исследуемого объекта. Closest to the proposed invention is a method of measuring the amplitude of harmonic oscillations (HA Dtfferari, RADarby, FAAndrews, J. Acoust. Soc. Am. V.42, N5. P.982 990.1967), which consists in the fact that radiation reflected from objects with a given and desired vibration amplitudes, interference patterns are formed, they are converted into electrical signals, the characteristics of the received signals are taken, comparing them, they judge the amplitude of oscillations of the studied object.

Однако данный способ характеризуется ограниченным диапазоном измеряемых значений (до l/2, λ длина волны излучения лазера) и предназначен для определения амплитуды только гармонических колебаний. However, this method is characterized by a limited range of measured values (up to l / 2, λ laser radiation wavelength) and is intended to determine the amplitude of only harmonic vibrations.

Цель изобретения расширение диапазона измеряемых значений при повышении точности измерений. The purpose of the invention is the expansion of the range of measured values while increasing the accuracy of measurements.

Цель достигается тем, что в способе исследования периодических колебаний, включающем формирование интерференционных картин, преобразование их в электрические сигналы, опорный и соответствующий исследуемому колебанию, снятие характеристик полученных сигналов, сравнивая которые судят об амплитуде колебаний исследуемого объекта, перед формированием интерференционной картины опорного сигнала задают амплитуду вибрации опорного объекта, превышающую l/4 в качестве критерия для оценки выбирают огибающие электрических сигналов, опорного и исследуемого, следующим образом: находят отношение амплитуд огибающих сигналов, исследуемого к опорному, при превышении амплитуды опорного сигнала над амплитудой исследуемого определяют характер колебаний из соотношения: Y(t) ArcCos(F(t)/2Bo), а при равенстве амплитуд сигналов по отношению: Y(t) = hπ + vArccos(F(t)/2Bo), где v ± 1; h ± 1,± n коэффициенты, описывающие характер колебаний исследуемого объекта; Bo, Bu - амплитуды огибающих опорного и исследуемого сигналов соответственно, F(t) - переменная составляющая интерференционного сигнала.The goal is achieved by the fact that in the method for studying periodic oscillations, including the formation of interference patterns, converting them into electrical signals, reference and corresponding to the studied oscillation, taking characteristics of the received signals, comparing them to judge the amplitude of the oscillations of the object under study, set the amplitude before forming the interference pattern of the reference signal the vibration of the reference object, exceeding l / 4 as the criterion for the assessment of the selected envelopes of electrical signals, the reference and investigated, as follows: find the ratio of the amplitudes of the envelopes of the signals studied to the reference, when the amplitude of the reference signal exceeds the amplitude of the studied, determine the nature of the oscillations from the relation: Y (t) ArcCos (F (t) / 2Bo), and if the amplitudes of the signals are equal : Y (t) = hπ + vArccos (F (t) / 2B o ), where v ± 1; h ± 1, ± n coefficients describing the nature of the oscillations of the studied object; B o , B u are the amplitudes of the envelopes of the reference and studied signals, respectively, F (t) is the variable component of the interference signal.

Затем формируют спектр полученных колебаний, характеризуемых Y(t), по амплитудам составляющих которого определяют амплитуды составляющих колебаний исследуемого объекта с помощью соотношения: ξn = λσn/4π, где ξn амплитуда n-ой гармоники спектра механических колебаний исследуемого объекта, σn амплитуда n-ой гармоники спектра функции Y(t), характеризующей колебания исследуемого объекта.Then, the spectrum of the obtained vibrations is determined, characterized by Y (t), the amplitudes of the components of which determine the amplitudes of the vibration components of the studied object using the relation: ξ n = λσ n / 4π, where ξ n is the amplitude of the nth harmonic of the spectrum of mechanical vibrations of the studied object, σ n the amplitude of the nth harmonic of the spectrum of the function Y (t), which characterizes the oscillations of the object under study.

Оригинальность предлагаемого решения заключается в том, что анализируют огибающую электрического сигнала, снимаемого с выхода измерительной системы (на фотоприемнике) особым образом, используя подсчет экстремумов огибающей и определение знака каждого из них, восстанавливают при этом исходную функцию, характеризующую колебания исследуемого объекта, как гармонические так и негармонические. Таким образом, предложенный способ позволяет получить большее количество полезной информации, не прибегая к значительным усложнениям экспериментальной части способа. Подобная совокупность действий, удачно сочетающая в себе экспериментальную и расчетную части, влекущая возможность контролировать параметры гармонических и негармонических периодических колебаний, неизвестна. The originality of the proposed solution lies in the fact that they analyze the envelope of the electric signal taken from the output of the measuring system (on the photodetector) in a special way, using the calculation of the extrema of the envelope and determining the sign of each of them, while restoring the original function that characterizes the oscillations of the studied object, as harmonic and inharmonious. Thus, the proposed method allows to obtain a larger amount of useful information without resorting to significant complications of the experimental part of the method. A similar set of actions, which successfully combines the experimental and calculated parts, entailing the ability to control the parameters of harmonic and non-harmonic periodic oscillations, is unknown.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ, где 1 - источник излучения лазер, 2 исследуемый объект, 3 пьезокерамика, 4 - прецизионный микрометрический механизм, 5 генератор низкой частоты, 6 - фотодетектор, 7 усилитель низкой частоты, 8 аналого-цифровой преобразователь, 9 ЭВМ. In FIG. 1 is a diagram of a device that implements a method where 1 is a laser radiation source, 2 an object to be studied, 3 piezoceramics, 4 - a precision micrometric mechanism, 5 low-frequency generator, 6 - photodetector, 7 low-frequency amplifier, 8 analog-to-digital converter, 9 computers .

На фиг. 2 представлены: a огибающая функции F(t), снимаемая с выхода измерительной системы; б функция Y(t), характеризующая колебания исследуемого объекта; в спектр функции Y(t), построенный с использованием быстрых преобразований Фурье, по амплитудам спектральных состовляющих которого, определяют амплитуды гармоник вибрации исследуемого объекта; на фиг. 3 поясняет пример. In FIG. 2 presents: a envelope of the function F (t), taken from the output of the measuring system; b function Y (t), characterizing the fluctuations of the investigated object; into the spectrum of the function Y (t), constructed using fast Fourier transforms, from the amplitudes of the spectral components of which, the amplitudes of the harmonics of vibration of the object under study are determined; in FIG. 3 illustrates an example.

Заявляемый способ заключается в следующем. Задают колебания опорного объекта с амплитудой, превышающей λ/4, с помощью генератора низкой частоты. Направляют излучение лазера на опорный объект, с него в резонатор лазера, формируя тем самым интерференционную картину. Последняя вызывает модуляцию мощности излучения лазера, которую преобразуют на фотодетекторе в электрический сигнал. Снимают огибающую полученного электрического сигнала, определяют ее амплитуду Bo. Для определения амплитуды колебаний исследуемого объекта повторно формируют интерференционную картину, преобразуют ее в электрический сигнал и определяют амплитуду его огибающей Bu. Находят величину отношения Bu/Bo, если амплитуды Bu и Bo равны, то определяют функцию, характеризующую колебания исследуемого объекта по соотношению:

Figure 00000002

где
h 0, ±1, ±2, ±3. коэффициент преобразования,
v коэффициент преобразования,
Δ интервал между двумя экстремумами огибающей функции F(t), лежащими на осях ±1 (фиг. 2, a).The inventive method is as follows. Set the oscillation of the reference object with an amplitude exceeding λ / 4, using a low-frequency generator. The laser radiation is directed to a reference object, from it to the laser cavity, thereby forming an interference pattern. The latter causes modulation of the laser radiation power, which is converted on the photodetector into an electrical signal. Take off the envelope of the received electrical signal, determine its amplitude B o . To determine the amplitude of the oscillations of the studied object, the interference pattern is re-formed, converted into an electrical signal and the amplitude of its envelope B u is determined. Find the value of the ratio B u / B o , if the amplitudes B u and B o are equal, then determine the function that characterizes the oscillations of the investigated object by the ratio:
Figure 00000002

Where
h 0, ± 1, ± 2, ± 3. conversion factor
v conversion coefficient,
Δ is the interval between two extrema of the envelope of the function F (t) lying on the axes ± 1 (Fig. 2a).

Процесс определения Y(t) проиллюстрирован на фиг. 2. Учитывая, что область определения функции ArcCos является интервал [0, π] на котором функция Cos, а вместе с ней и F(t)/2Bo достигают своих экстремальных значений ±1. Выделяем интервалы 0, π; π-2π; 2π-3π; ... на огибающей F(t)/2Bo, так как это показано на фиг. 2a/ (h 1, h 2,). Определение Y(t) в каждом из них требует знания границ конкретного интервала. В соотношениях (5) принадлежность к тому или иному интервалу учитывают с помощью коэффициента h. Меняют возрастание на убывание коэффициента h и, наоборот, при прохождении экстремума F(t) не лежащего на осях ±1 (на фиг. 2a он обозначен буквой A), при прохождении каждого последующего экстремума, лежащего на осях ±1 возрастание или убывание h на 1 монотонно продолжается до следующего экстремума функции F(t) нележащего на ±1 (на фиг. 2a он обозначен буквой A). Для учета характера экстремумов, лежащих на осях ±1, вводят коэффициент v ±1. Меняют его знак на противоположный при прохождении каждого экстремума, лежащего на осях ±1, знак v остается неизменным, если экстремум не лежит на этих осях (фиг. 2a точка A). В начальный момент восстановления считывают v равным либо + 1, либо -1. В случае если амплитуда Bo превышает Bu, то характер колебаний определяют по соотношению: Y(t) ArcCos(F(t)/2Bo)
Полученная функция, характеризующая колебания исследуемого объекта, для гармонических колебаний имеет вид:
Y(t) = θ + σsin(ωt + ε), (1)
для негармонических

Figure 00000003

Раскладывают полученные колебания (1) и (2) в спектр фиг. 2в, по амплитудам составляющих которого определяют амплитуды гармоник колебаний исследуемого объекта: ξn = λσn/4π, где ξn амплитуда n-ой гармоники вибрирующего объекта, σn амплитуда n-ой составляющей спектра функции Y(t).The determination process of Y (t) is illustrated in FIG. 2. Considering that the domain of definition of the ArcCos function is the interval [0, π] on which the Cos function, and with it F (t) / 2B o, reach their extreme values of ± 1. We select the intervals 0, π; π-2π; 2π-3π; ... on the envelope F (t) / 2B o , as shown in FIG. 2a / (h 1, h 2,). The definition of Y (t) in each of them requires knowledge of the boundaries of a particular interval. In relations (5), belonging to one or another interval is taken into account using the coefficient h. Change the increase by decreasing the coefficient h and, conversely, when passing the extremum F (t) not lying on the axes ± 1 (in Fig. 2a it is indicated by the letter A), when passing each subsequent extremum lying on the axes ± 1, the increase or decrease of h by 1 monotonously continues to the next extremum of the function F (t) that is not lying on ± 1 (in Fig. 2a it is denoted by the letter A). To take into account the nature of the extrema lying on the axes ± 1, a coefficient v ± 1 is introduced. Change its sign to the opposite when passing each extremum lying on the axes ± 1, the sign of v remains unchanged if the extremum does not lie on these axes (Fig. 2a point A). At the initial moment of recovery, v is read to be either + 1 or -1. If the amplitude B o exceeds B u , then the nature of the vibrations is determined by the ratio: Y (t) ArcCos (F (t) / 2B o )
The obtained function, characterizing the vibrations of the object under study, for harmonic vibrations has the form:
Y (t) = θ + σsin (ωt + ε), (1)
for inharmonious
Figure 00000003

The obtained oscillations (1) and (2) are laid out in the spectrum of FIG. 2c, from the amplitudes of the components of which the amplitudes of the harmonics of oscillations of the object under study are determined: ξ n = λσ n / 4π, where ξ n is the amplitude of the nth harmonic of the vibrating object, σ n is the amplitude of the nth component of the spectrum of the function Y (t).

Пример. Проводят калибровку измерительной системы: для чего возбуждают колебания объекта, закрепленного на пьезокерамике, сигналом с генератора низкой частоты, с заданной амплитудой, превышающей λ/4, в качестве объекта использована пластинка хром на поликоре. Example. Calibration of the measuring system is carried out: for this, the vibrations of an object mounted on piezoceramics are excited by a signal from a low-frequency generator with a given amplitude exceeding λ / 4, a chrome plate on a polycor is used as an object.

Направляют излучение инжекционного полупроводникового лазера со встроенным фотодиодом и системой фокусировки луча ИЛПН 206, используемого в качестве генератора, на исследуемый объект, который является гранью внешнего резонатора лазера. Отраженный от исследуемого объекта сигнал направляют обратно в резонатор лазера, где возникшая интерференционная картина вызывает модуляцию мощности, которую преобразуют на фотодетекторе в электрический сигнал. Направляют сигнал через усилитель низкой частоты У4-28 на аналогово-цифровой преобразователь и с него на ЭВМ, где фиксируют огибающую сигнала, нормируя ее амплитуду Bo 1.1 V. Для определения амплитуды колебаний исследуемого объекта также формируют интерференционную картину и определяют амплитуду огибающей сигнала снимаемого с фотодетектора измерительной системы Bu 1.1 V. Находят величину отношения Bu/Bo 1. Так как амплитуды Bu и Bo равны, то определяют функцию, характеризующую колебания исследуемого объекта по соотношению:
Y(t) = hπ+vAarccos(F(t)/2,2)
где
v -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1,-1, 1
h 1, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4, -3, -2, -1, 0.
The radiation of an injection semiconductor laser with an integrated photodiode and a beam focusing system ILPN 206, used as a generator, is directed to the object under study, which is the face of the external laser cavity. The signal reflected from the object under investigation is sent back to the laser cavity, where the resulting interference pattern causes the modulation of power, which is converted into an electrical signal on the photodetector. The signal is sent through a low-frequency amplifier U4-28 to an analog-to-digital converter and from it to a computer, where the envelope of the signal is fixed, normalizing its amplitude B o 1.1 V. To determine the amplitude of oscillations of the object under study, an interference pattern is also formed and the amplitude of the envelope of the signal recorded from the photodetector of the measuring system B u 1.1 V. Find the value of the ratio B u / B o 1. Since the amplitudes B u and B o are equal, then determine the function that characterizes the oscillations of the investigated object by the ratio:
Y (t) = hπ + vAarccos (F (t) / 2,2)
Where
v -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1
h 1, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4, -3, -2, -1, 0.

Процесс определения Y(t) проиллюстрирован на фиг. 3. Выделяем интервалы

Figure 00000004
на огибающей F(t) так, как показано на фиг. 3a. Раскладывают Y(t) фиг. 3б в спектр, по которому судят о гармоничности колебаний фиг. 3б в спектр, по которому судят о гармоничности колебаний фиг. 3в негармонические колебания. По амплитудам составляющих спектра определяют амплитуды гармоник колебаний исследуемого объекта: ξn = λσn/4π, где λ = 1,3 мкм длина волны излучения лазера, n = ω/ωo (см. таблицу).The determination process of Y (t) is illustrated in FIG. 3. Select intervals
Figure 00000004
on the envelope F (t) as shown in FIG. 3a. The Y (t) of FIG. 3b into the spectrum by which harmonic oscillations of FIG. 3b into the spectrum by which harmonic oscillations of FIG. 3c non-harmonic oscillations. The amplitudes of the harmonics of the studied object are determined from the amplitudes of the spectrum components: ξ n = λσ n / 4π, where λ = 1.3 μm laser radiation wavelength, n = ω / ω o (see table).

Результаты измерений представлены с учетом погрешности, вызываемой шумом измерительной системы, которая не превышает 3% от максимальной амплитуды сигнала, что соответствует обычно получаемой в экспериментах точности. The measurement results are presented taking into account the error caused by the noise of the measuring system, which does not exceed 3% of the maximum signal amplitude, which corresponds to the accuracy usually obtained in experiments.

Claims (1)

Способ исследования периодических колебаний путем сравнения характеристик объектов с известной и искомой амплитудами колебаний, включающий формирование интерференционных картин, преобразование их в электрические сигналы, опорный и соответствующий исследуемому колебанию, снятие характеристик полученных сигналов, сравнивая которые судят об амплитуде колебаний исследуемого объекта, отличающийся тем, что перед формированием интерференционной картины опорного сигнала задают амплитуду вибрации опорного объекта, превышающую λ/4, в качестве критерия для оценки выбирают огибающие электрических сигналов, опорного и исследуемого, следующим образом: находят отношение амплитуд огибающих сигналов, исследуемого к опорному, при превышении амплитуды опорного сигнала над амплитудой исследуемого определяют характер колебаний из соотношения
Y(t) arccos (F(t)/2Bo),
а при равенстве амплитуд сигналов по соотношению
Y(t) = hπ + Varccos(F(t)/2Bo),
где V ± 1;
h 0, ± 1,± n. коэффициенты, описывающие характер колебаний исследуемого объекта;
Bо, Bи амплитуды огибающих опорного и исследуемого сигналов соответственно;
F(t) переменная составляющая интерференционного сигнала,
затем формируют спектр полученных колебаний, характеризуемых Y(t), по амплитудам составляющих которого определяют амплитуды составляющих колебаний исследуемого объекта с помощью соотношения
ξn = λσn/4π,
где ξn - амплитуда n-ной гармоники спектра механических вибраций исследуемого объекта;
λ - длина волны излучения лазера;
σn - амплитуда n-й составляющей функции, характеризующей колебания исследуемого объекта.
A method for studying periodic oscillations by comparing the characteristics of objects with the known and sought oscillation amplitudes, including the formation of interference patterns, converting them into electrical signals, reference and corresponding to the studied oscillation, taking characteristics of the received signals, comparing them to judge the oscillation amplitude of the studied object, characterized in that Before the formation of the interference pattern of the reference signal, the vibration amplitude of the reference object is set in excess of λ / 4, as According to the criterion for evaluation, the envelopes of the electrical signals, the reference and the studied, are selected as follows: the ratio of the amplitudes of the envelopes of the signals studied to the reference is found, when the amplitude of the reference signal exceeds the amplitude of the studied, the oscillation is determined from the relation
Y (t) arccos (F (t) / 2B o ),
and with equal amplitudes of the signals in the ratio
Y (t) = hπ + Varccos (F (t) / 2B o ),
where V ± 1;
h 0, ± 1, ± n. coefficients describing the nature of the oscillations of the investigated object;
B about , B and the amplitudes of the envelopes of the reference and studied signals, respectively;
F (t) is the variable component of the interference signal,
then form the spectrum of the obtained oscillations characterized by Y (t), the amplitudes of the components of which determine the amplitudes of the components of the oscillations of the studied object using the relation
ξ n = λσ n / 4π,
where ξ n is the amplitude of the n-th harmonic of the spectrum of mechanical vibrations of the investigated object;
λ is the laser radiation wavelength;
σ n is the amplitude of the nth component of the function that characterizes the oscillations of the investigated object.
RU95115084A 1995-08-23 1995-08-23 Method studying periodic vibrations RU2098776C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95115084A RU2098776C1 (en) 1995-08-23 1995-08-23 Method studying periodic vibrations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95115084A RU2098776C1 (en) 1995-08-23 1995-08-23 Method studying periodic vibrations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95115084A RU95115084A (en) 1997-09-10
RU2098776C1 true RU2098776C1 (en) 1997-12-10

Family

ID=20171589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95115084A RU2098776C1 (en) 1995-08-23 1995-08-23 Method studying periodic vibrations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2098776C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2507487C2 (en) * 2012-05-04 2014-02-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" Method to determine amplitude of nanovibrations by signal of laser autodyne
RU2520945C1 (en) * 2013-02-01 2014-06-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" Method of determining amplitude of nanovibrations from spectrum of frequency-modulated semiconductor laser autodyne

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU, авторское свидетельство, 262295, кл. G 01 H 9/00. SU, патент, 276989, кл. G 01 H 9/00, 1986. Applied Optics, 30, N 31, p. 4496 - 4499, 1991. Journal of the Acousticol Society of America 42, N 5, p. 982 - 990, 1967. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2507487C2 (en) * 2012-05-04 2014-02-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" Method to determine amplitude of nanovibrations by signal of laser autodyne
RU2520945C1 (en) * 2013-02-01 2014-06-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" Method of determining amplitude of nanovibrations from spectrum of frequency-modulated semiconductor laser autodyne

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8775114B2 (en) Method and apparatus for determining phase sensitivity of an accelerometer based on an analysis of the harmonic components of the interference signal
EP0124224A2 (en) Method and apparatus for thin film thickness measurement
US7894074B2 (en) Laser doppler vibrometer employing active frequency feedback
Sizgoric et al. An optical homodyne technique for measurement of amplitude and phase of subangstrom ultrasonic vibrations
RU2300085C1 (en) Mode of definition of the amplitude of vibration on two harmonies of the spectrum of an autodyne signal
RU2098776C1 (en) Method studying periodic vibrations
Reibold et al. Laser interferometric measurement and computerized evaluation of ultrasonic displacements
Kaczmarek et al. Laser Doppler vibrometry with acoustooptic frequency shift
RU2658112C1 (en) Method of measurement of displacement
Barriere et al. Optical measurement of large transient mechanical displacements
Brown et al. Measurement of small strain amplitudes in internal friction experiments by means of a laser interferometer
RU2208769C1 (en) Vibration amplitude determination method
RU2133450C1 (en) Method studying movement of object
Hurley et al. A Comparison of Three Techniques to Determine the Nonlinear Ultrasonic Parameter β
RU2247395C1 (en) Method of measuring velocity of object
Royer et al. A sensitive ultrasonic method for measuring transient motions of a surface
RU2097710C1 (en) Process of study of vibrations
Chen et al. New technique of photodisplacement imaging using one laser for both excitation and detection
Martinussen et al. Heterodyne interferometry for high sensitivity absolute amplitude vibrational measurements
RU2258462C1 (en) Method for measuring the amplitude of tympanic membrane fluctuations
Ivaschescu Small sinusoidal vibrations amplitude measurements with the Michelson interferometer
Matsumoto Synthetic millimeter-wave signal generation for length measurement
RU2060475C1 (en) Method of measurement of harmonic oscillation amplitudes
Choi Broadband ultrasonic absorption measurements using optical beam deflection
Gamidov et al. Optical feedback in diode laser for sound-pressure measurement