RU2647U1

RU2647U1 - VIBROMETER

Info

Publication number: RU2647U1
Application number: RU93057448/28U
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Гришанов; Юрий Леонидович Цуриков; Наталья Петровна Квасновская; Jurij Nikolaevich Grishanov; Jurij Leonidovich Tsurikov; Natal'ja Petrovna Kvasnovskaja
Original assignee: Юрий Николаевич Гришанов; Юрий Леонидович Цуриков; Наталья Петровна Квасновская; Jurij Nikolaevich Grishanov; Jurij Leonidovich Tsurikov; Natal'ja Petrovna Kvasnovskaja
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1996-08-16

Abstract

Виброметр, содержащий источник коллимированного лазерного излучения, акустооптический модулятор, светоделитель, фокусирующую систему, поворотный элемент и фотоприемник, отличающийся тем, что источник коллимированного лазерного излучения, выход нулевого порядка дифракции акустооптического модулятора, светоделитель и фокусирующаяся система расположены последовательно и оптически сопряжены между собой, а выход второго порядка дифракции акустооптического модулятора посредством поворотного элемента оптически сопряжен с последовательно расположенными и оптически сопряженными между собой светоделителем и фотоприемником.A vibrometer containing a collimated laser radiation source, an acousto-optical modulator, a beam splitter, a focusing system, a rotary element and a photodetector, characterized in that the collimated laser radiation source, an acousto-optic modulator zero-order diffraction output, a beam splitter and a focusing system are arranged in series and are optically coupled to each other, and the second-order diffraction output of an acousto-optic modulator by means of a rotary element is optically coupled to the flaxically located and optically paired with each other by a beam splitter and a photodetector.

Description

BHEPOi lETPBHEPOi lETP

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в области приборостроения, автомо илестроения и авиадионной техники при измерении вибраций и скорости поверхностей движущихся объектов и т.п.The invention relates to measuring equipment and may find application in the field of instrumentation, automotive and aeronautical engineering in measuring vibration and surface speeds of moving objects, etc.

Известно устройство того же на.зна.чения, наиболее близкое по выполнению к предлагаемому, содержащее лазерный источник излучения, светоделитель, алустооптический модулятор, Фокусирующую систему, генератор опорной частоты и фотоприемник, состоящий из последовательно соединенных между собой с отодетектора и частотного детектора / см. Проспект фирмы Poiuiec ),A device of the same meaning is known that is closest to the present one, containing a laser radiation source, a beam splitter, an alusto-optical modulator, a focusing system, a reference frequency generator, and a photodetector consisting of a detector and a frequency detector / cm connected in series with each other. Prospectus from Poiuiec),

Известное устройство конструктивно выполнено сложно, поскольку для обеспечения достаточной для измерения чувствительности прибора предусматриваются соответствующие технические средства, схема включает три светоделителя и другие элементы оптического сопрялсения схемы.The known device is structurally difficult, since appropriate technical means are provided for ensuring the sensitivity of the device sufficient to measure, the circuit includes three beam splitter and other elements of the optical interface of the circuit.

Сущность предложения заключается в том, что в устройстве,содержа 1 ем источник лазерного коллимированного излучения, акустот оптический модулятор, светоделитель, г окусирующую систему., и фотоприемник, источник лазерного колли шрованного излучения, акустооптический мо.дулятор, выходом в на.пра.влении 0-ого порядка дифракции, светоделитель и (Фокусирующая система расположены последовательно и оптически сопряжены между собой, при этом выход светоделителя оптически сопряжен с (отоприемниКОМ, а выход 2-ого порядка дифракции акустооптического модулятора посредством поворотного элемента оптически сопряжен с последовательно расположен№1,1и и оптически сопряженными между со.йой светоделителем и фотоприемником.The essence of the proposal lies in the fact that in the device, containing 1 source of laser collimated radiation, an acousto-optic optical modulator, a beam splitter, an oculating system., And a photodetector, a source of laser collimated radiation, an acousto-optic modulator, output in the direction Of the 0th diffraction order, the beam splitter and the (Focusing system are arranged sequentially and are optically coupled to each other, while the output of the beam splitter is optically coupled to the receiver), and the output of the 2nd diffraction order is acoustooptic modulator means for pivoting element optically coupled to sequentially raspolozhen№1,1i optically conjugate between so.yoy beam splitter and a photodetector.

Предложенное конструктивное решение виброметра позволяет существенно упростить устройство при одновременном повышении чувствительности измерителя за счет уменьшения помех по от генератора опорной частоты на вход фотоприемника, поскольку рабочая частота генератора и частота настройки Фотоприелдаика/ различатся в 2 раза. Ча.стотный детектор (:отоприемника имеет частоту настройки 2 генератора опорной частоты.The proposed constructive solution of the vibrometer can significantly simplify the device while increasing the sensitivity of the meter by reducing interference from the reference frequency generator to the input of the photodetector, since the operating frequency of the generator and the tuning frequency of the PhotoPride / differ by 2 times. Frequency detector (: the receiver has a tuning frequency of 2 reference frequency generators.

При доплеровской частоте /)„„,,,, существенно меньшей 2ТоAt the Doppler frequency /) „„ ,,,, substantially less than 2To

генера,тора опорной частоты осуществляется Э(} ктивная отстройка частотного детектора (-отоприешика от частоты эфирной наводки от генератора опорной частоты.the generator, the torus of the reference frequency is carried out by E (} the active detuning of the frequency detector (-otope from the frequency of the air pickup from the generator of the reference frequency.

Например, / 100 мГц, /допл.ма1сс. мГц, ± 10/мГц, Оледовательно рассматриваемые частоты разнесекм минимум на 90 мГц, при этом сравнительно простнтли радиотехническими решениями МО.ЖНО уменьшить наводку от генератора примерно на 80 Дб по сравнению с прототипом, что позволяет понизить мощность лазера или увеличить расстояние до контролируемого объекта на соответствующую величину.For example, / 100 MHz, / add.ma1ss. MHz, ± 10 / MHz, The examined frequencies are spaced apart by at least 90 MHz, while being relatively simple by MO radio solutions. It is possible to reduce the pickup from the generator by about 80 dB compared to the prototype, which allows lowering the laser power or increasing the distance to the controlled object by appropriate value.

Для сравнения, при одинаковой мощности излучателя сравниваемых устройств / предлагаемое устройство и прототип/ дистанция измерения может быть увеличена в 10-30 раз в зависимости от оптических характеристик поверхности контролируемого объекта.For comparison, with the same emitter power of the compared devices / the proposed device and prototype / measurement distance can be increased 10-30 times depending on the optical characteristics of the surface of the controlled object.

Уменьшение потребной мощности излучателя позволяет использовать полупроводниковые лазеры с распределенной обратной связью РОС-лазеры с Л 1,6 микрометра с мощностью излучения 0,1 I 1лилливатт и создать исключительно портативный прибор.Reducing the required power of the emitter allows you to use semiconductor lasers with distributed feedback POC lasers with L 1.6 micrometers with a radiation power of 0.1 I 1 llliwatts and create an exceptionally portable device.

доилmilked

Сутцность предложения поясняется чертежей.The essence of the proposal is illustrated by the drawings.

Виброметр состоит из источника лазерного коллимированного излучения /LO,/ I, акустооптического модулятора /АОМ/ 2, генератора опорной частоты 3, светоделителя 4, Фотоприемника /ФП/ 5, состоящего, например, из отодетектора б и частотного детектора /ЧД/ 7, В состав устройства входят также фокусирующая система / Ф / 8, направленная на объект контроля 9 и поворотный элемент, например зеркало, 10,The vibrometer consists of a laser collimated radiation source / LO, / I, an acousto-optical modulator / AOM / 2, a reference frequency generator 3, a beam splitter 4, a photodetector / FP / 5, consisting, for example, of a b-detector and a frequency detector / BH / 7, V the device also includes a focusing system / f / 8, aimed at the control object 9 and a rotary element, for example a mirror, 10,

Устройство работает следу1.ощим образом.The device works as follows.

Подается сигнал питания на источник лазерного коллимированного излучения I и генератор опорной частоты 3 акустооптического модулятора с частотой / .A power signal is supplied to a collimated laser source I and a reference frequency generator 3 of an acousto-optic modulator with a frequency /.

При этом лазерное излучение с длиной волны j проходит через акустооптический модулятор 2. Основная часть излучения, прощедшая АОМ 2 через светоделитель 4 и йбокусирующуго систему 8, представляющую собой, например, объектив, направляется на. контролируеьшй объект 9. Рассеянное на объекте излучение получает доплеровский сдвиг частотыIn this case, laser radiation with a wavelength j passes through an acousto-optical modulator 2. The main part of the radiation, which has forgiven AOM 2 through a beam splitter 4 and an i-focusing system 8, which, for example, is a lens, is directed to. controlled object 9. The radiation scattered on the object receives a Doppler frequency shift

J г p -efpyjg,J r p -efpyjg,

. - . -

где Д - длина волны лазерного излучателя; /объектапроекция скорости на направление луча источттака излучения. Часть этого излучения через фокусирующую систему 8 и светоделитель 4 попадает в фотодетектор б фотоприемника 5.where D is the wavelength of the laser emitter; / projection of the velocity projection on the beam direction of the radiation source. Part of this radiation through the focusing system 8 and the beam splitter 4 enters the photodetector b of the photodetector 5.

Часть лазерного излучения дифрагированного во 2-ой порядок дифракции в А.(М получает доплеровский сдвиг частоты 2 и через поворотный элемент f(p и светоделитель 4 также попадает на фотодетектор б фотоприемника 5, который выделяет частоту биений двух сигналовPart of the laser radiation diffracted into the second order of diffraction in A. (M receives a Doppler frequency shift 2 and through the rotary element f (p and the beam splitter 4 also hits the photodetector b of the photodetector 5, which detects the beat frequency of two signals

f уу ob JUit c При выполнении условия ( выходной сигналf yy ob JUit c When the condition is met (output

определяется выражением U где К крутизна амплитудно-частотной характеристики частотного детектора гЬотоприемника 5.is determined by the expression U where K is the steepness of the amplitude-frequency characteristic of the frequency detector of the receiver 5.

Сигнал на выходе Фотоприемника однозначно связан с измеряемой скоростью объекта,The signal at the output of the photodetector is uniquely associated with the measured speed of the object,

ооставлтеллj3.b,ir).-iLaaiiOBOostavteltellj3.b, ir) .- iLaaiiOB

-O.ji .)-O.ji.)

п.11.1гвасмовска iClause 11.1 of Guasmovsk i

Claims

A vibrometer containing a collimated laser radiation source, an acousto-optical modulator, a beam splitter, a focusing system, a rotary element and a photodetector, characterized in that the collimated laser radiation source, an acousto-optic modulator zero-order diffraction output, a beam splitter and a focusing system are arranged in series and are optically coupled to each other, and the second-order diffraction output of an acousto-optic modulator by means of a rotary element is optically coupled to the flaxically located and optically paired with each other by a beam splitter and a photodetector.