RU2691669C1 - Способ увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров - Google Patents
Способ увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691669C1 RU2691669C1 RU2018137667A RU2018137667A RU2691669C1 RU 2691669 C1 RU2691669 C1 RU 2691669C1 RU 2018137667 A RU2018137667 A RU 2018137667A RU 2018137667 A RU2018137667 A RU 2018137667A RU 2691669 C1 RU2691669 C1 RU 2691669C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- signal
- electro
- reflected
- reference signal
- Prior art date
Links
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000827 velocimetry Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Использование: для увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости. Сущность изобретения заключается в том, что мощность подаваемого на схему регистрации света в разных измерительных каналах регулируют электрооптическими элементами, данное изменение мощности производится на основе сравнения мощности сигнала, отраженного от исследуемого объекта, с заранее данным опорным сигналом и в зависимости от разности опорного и отраженного от исследуемого объекта сигналов устанавливают напряжение на электрооптическом элементе такое, чтобы данная разность сигналов была минимальна, для чего изменяют мощность лазерного излучения, при этом опорный сигнал для управления электрооптическим элементом в каждом канале устанавливают перед началом эксперимента, настраивая изначальный опорный сигнал на электрооптических элементах так, чтобы отраженный сигнал был максимальный, но приблизительно одинаковый во всех каналах, измеряемых одной схемой регистрации, а также чтобы он не повреждал фотодиоды. Технический результат: обеспечение возможности настройки чувствительности измерительной системы относительно первоначальной мощности исследуемого сигнала, осуществляемой независимо в каждом измерительном канале. 1 ил.
Description
Изобретение 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 использовано 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 был разработан предлагаемый способ.
Известен способ устранения перепадов освещенности изображения, основанный на изменении мощности поляризованного светового излучения лазера подсветки через изменение показателя преломления электрооптического элемента, расположенного на его пути. Изменение мощности излучения на выходе лазера производится на основе измерений отраженного от исследуемого объекта излучения, в зависимости от мощности которого на электрооптический элемент подается различное напряжение. Патент США № US 7424177, МПК G02B 6/00, 09.09.2008.
Недостатками этого способа 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 отраженного сигнала.
Известен способ регулировки сигнала от исследуемого объекта, подаваемого на фотодетектор, основанный на изменении мощности светового сигнала одним или несколькими аттенюаторами, расположенными на пути отраженного от исследуемого объекта излучения, устраняющими высокие уровни мощности сигнала для защиты фотодетектора, от которого исследуемый сигнал подают на измерительную аппаратуру. Данная регулировка основана на устранении перепадов 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.
Недостатком этого способа является отсутствие настройки чувствительности измерительной системы относительно первоначальной мощности исследуемого сигнала.
Известен способ, основанный на изменении мощностей отраженного сигнала, отраженного от исследуемого объекта, и оригинального излучения от лазера подсветки перед направлением на фотодетектор. На основе данного сравнения двух сигналов относительно друг друга производится изменение их мощности при помощи электрооптических аттенюаторов, в основном корректировке подвергается оригинальное излучение. Свет, отраженный от объекта, смешивают с излучением от лазера, после чего ослабляют его при помощи изначально полностью открытых регулируемых аттенюаторов, расположенных перед приемником света. Патент США № US 8144334, МПК G01B 9/02, G01B 11/02, 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 в способе увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров, заключающемся в том, что мощность подаваемого на схему регистрации света в разных измерительных каналах регулируют электрооптическими элементами, данное изменение мощности производится на основе сравнения мощности сигнала, отраженного от исследуемого объекта, с заранее данным опорным сигналом, и в зависимости от разности опорного и отраженного от исследуемого объекта сигналов устанавливают напряжение на электрооптическом элементе такое, чтобы данная разность сигналов была минимальна, для чего изменяют мощность лазерного излучения, опорный сигнал для управления электрооптическим элементом в каждом канале устанавливают перед началом эксперимента, настраивая изначальный опорный сигнал на электрооптических элементах так, чтобы отраженный сигнал был максимальный, но приблизительно одинаковый во всех каналах, измеряемых одной схемой регистрации, а также чтобы он не повреждал фотодиоды.
Способ заключается в том, что мощность подаваемого на схему регистрации света в разных измерительных каналах регулируют электрооптическими элементами, данное изменение мощности производится на основе сравнения мощности сигнала отраженного от исследуемого объекта с заранее данным опорным сигналом, и, в зависимости от разности опорного и отраженного от исследуемого объекта сигналов, устанавливают напряжение на электрооптическом элементе такое, чтобы данная разность сигналов была минимальна, для чего увеличивают либо уменьшают мощность лазерного излучения, при этом опорный сигнал для управления электрооптическим элементом в каждом канале устанавливают перед началом эксперимента, настраивая изначальный опорный сигнал на электрооптических элементах так, чтобы отраженный сигнал был максимальный, но приблизительно одинаковый во всех каналах, измеряемых одной схемой регистрации, а также чтобы он не повреждал фотодиоды.
Блок-схема одного из возможных вариантов реализации данного способа динамического управления мощностью лазерного излучения в волокне в многоканальных измерителях скорости на базе гетеродин-интерферометров приведена на чертеже, где: 1 – исследуемое лазерное излучение, отраженное от исследуемого объекта; 2 – электрооптический элемент; 3 – делитель; 4 – фотодетектор; 5 – предусилитель; 6 – усилитель; 7 – микроконтроллер; 8 – формирователь управляющего напряжения; 9 –компьютер; 10 – сигнал обратной связи; 11 – опорный сигнал.
От исследуемого объекта по оптическому волокну подается исследуемое лазерное излучение 1, которое пропускают через электрооптический элемент 2, изменяющий его мощность, после которого стоит делитель 3, отводящий малую часть (обычно до 5 %, чтобы не вносить существенных ослаблений в основную часть лазерного излучения, подаваемую далее на стандартную схему регистрации) излучения на фотодетектор 4. Основная часть лазерного излучения 1 (обычно не менее 95 %) подается далее на схему регистрации, содержащую обычно высокочастотные фотодетекторы и осциллограф. Сигнал с фотодетектора 4 усиливается в предусилителе 5 до уровня необходимого для сигнала обратной связи 10 и подается на формирователь 8 управляющего напряжения, регулирующего мощность исследуемого излучения 1, проходящего через электрооптический элемент 2. Регулировка производится изменением напряжения на электрооптическом элементе 2. Также сигнал с предусилителя 5 подается на усилитель 6 и далее оцифровывается микроконтроллером 7, который управляется компьютером 9. При помощи компьютера 9, подключенного к формирователю 8, оператор устанавливает в каждом измерительном канале необходимый уровень опорного сигнала 11. Соответственно, элементы 1–6 обычно присутствуют в каждом измерительном канале, тогда как формирователь 8 управляющего напряжения, микроконтроллер 7 и компьютер 9 осуществляют общую регулировку всех измерительных каналов, при этом количество каналов, ограничено в данном случае только конструкцией измерительной схемы и способом совмещения нескольких измерительных каналов на одном осциллографе, то есть количество каналов N≥4. Уровень сигнала в измерительных каналах выставляется такой, чтобы во всех измерительных каналах, измеряемых одним устройством, был близкий уровень сигнала, для того, чтобы избежать засвечивания в расположенной далее схеме регистрации в каналах с большей яркостью и информационных шумов в каналах с низкой яркостью относительно других каналов. После начала эксперимента исследуемый объект движется и мощность отраженного от него исследуемого лазерного излучения 1 изменяется в большую или меньшую сторону. В формирователе 8 сигнал с фотодетектора 4 сравнивается с выставленным заранее в каждом измерительном канале опорным сигналом 11. На основе сравнения на электрооптический элемент 2 подается управляющее напряжение такое, чтобы прошедший его сигнал оставался как можно ближе по мощности к первоначальному в случае, если он от него отклонится в ходе эксперимента. Для чего увеличивают либо уменьшают мощность данного лазерного излучения.
Таким образом, появляется возможность настройки чувствительности измерительной системы относительно первоначальной мощности исследуемого сигнала, осуществляемой независимо в каждом измерительном канале.
Claims (1)
- Способ увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров, заключающийся в том, что мощность подаваемого на схему регистрации света в разных измерительных каналах регулируют электрооптическими элементами, данное изменение мощности производится на основе сравнения мощности сигнала, отраженного от исследуемого объекта, с заранее данным опорным сигналом и в зависимости от разности опорного и отраженного от исследуемого объекта сигналов устанавливают напряжение на электрооптическом элементе такое, чтобы данная разность сигналов была минимальна, для чего изменяют мощность лазерного излучения, отличающийся тем, что опорный сигнал для управления электрооптическим элементом в каждом канале устанавливают перед началом эксперимента, настраивая изначальный опорный сигнал на электрооптических элементах так, чтобы отраженный сигнал был максимальный, но приблизительно одинаковый во всех каналах, измеряемых одной схемой регистрации, а также чтобы он не повреждал фотодиоды.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018137667A RU2691669C1 (ru) | 2018-10-25 | 2018-10-25 | Способ увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018137667A RU2691669C1 (ru) | 2018-10-25 | 2018-10-25 | Способ увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691669C1 true RU2691669C1 (ru) | 2019-06-17 |
Family
ID=66947842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018137667A RU2691669C1 (ru) | 2018-10-25 | 2018-10-25 | Способ увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691669C1 (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 RU2018137667A patent/RU2691669C1/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 |
|---|---|---|
| US4694243A (en) | Optical measurement using polarized and unpolarized light | |
| CN101839698A (zh) | 参考光光功率校准的布里渊光时域反射仪及其校准方法 | |
| US20050259241A1 (en) | Optical fiber polarization mode dispersion measurement method and measurement device | |
| US4378490A (en) | Optical attenuator providing controlled attenuation | |
| 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 | |
| CN108844614A (zh) | 基于相位谱测量的混沌布里渊光相关域分析系统及方法 | |
| JP2556910B2 (ja) | 光強度変化検出装置 | |
| CN114614891B (zh) | 一种雪崩光电探测器光响应度测量系统及测量方法 | |
| RU2691669C1 (ru) | Способ увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров | |
| US11885841B2 (en) | Electric field sensor | |
| RU187530U1 (ru) | Устройство увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров | |
| US20010050767A1 (en) | Method and apparatus for measuring phase differences between intensity-modulated optical signals | |
| KR102188720B1 (ko) | 광을 이용한 직류 전류 측정장치 | |
| TWI855442B (zh) | 一種混合布里淵光時域分析法與相位靈敏光時域反射法之分佈式光纖感測系統 | |
| CN107543610B (zh) | 一种可见光纤光谱仪的灵敏度测量装置 | |
| RU2271522C1 (ru) | Эталонное устройство для передачи размера единицы средней мощности оптического излучения, поверки и калибровки средств измерений средней мощности оптического излучения, оптических аттенюаторов и источников оптического излучения в волоконно-оптических системах передачи | |
| SU1300306A1 (ru) | Устройство дл измерени затухани оптических кабелей | |
| JPH0283429A (ja) | 光ファイバ損失温度変動の測定方法 | |
| RU2594634C1 (ru) | Многоканальное устройство для измерения энергии мощных нано- и пикосекундных лазерных импульсов проходного типа | |
| RU2591273C1 (ru) | Многоканальное устройство для измерения энергии мощных нано- и пикосекундных лазерных импульсов | |
| RU2593918C1 (ru) | Устройство для измерения энергии мощных нано- и пикосекундных лазерных импульсов проходного типа | |
| TW202424429A (zh) | 一種混合布里淵光時域分析法與相位靈敏光時域反射法之分佈式光纖感測系統 | |
| Xu et al. | Research and Development of the standard optical fiber light source with variable degree of polarization | |
| CN113324485A (zh) | 不等臂干涉仪臂长差测量系统 | |
| SU945682A1 (ru) | Устройство дл дистанционного измерени температуры |