Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл бесконтактных измерений скоростных характеристик потоков жидкости, газа и плазмы. Известен допплеровский измеритель скорости, в котором использован интерферометр Фабри Перо, работающий в,режиме компарировани двух спектральных линий дл измерени скорости потока плазмы 1 . Недостатком этого устройства вл етс мала точность измерений, так .как из-за отсутстви прив зки резонансной частоты контура пропускани к исследуемой спектральной линии, испол . зуетс низкодобротный интерферометр с малой крутизной дискриминационной характеристики Кроме того, подобное устройство требует сложной электронной системы излучени балансной оши ки. -. Известно также измерительное устройство , содержащее последовательно расположенные стабилизированный по мощности измерени одночастотный лазер , двухлучевой интерферометр с пол ризационной разв зкой опорного и сигнального плеч, оптический дискриминатор допплеровского сдвига частоты , в качестве которого применен конфокальньш интерферометр ФабриПеро , два фотоприемника, один из ко торых подключен к устройству регист рацрш уровн опорного сигнала, а другой включен в цепь системы экстремальной автоподстройки рабочей . точки по дискриминационной характеристике к частоте сигнального свето вого пучка L2 , Недостатками такого устройства вл ютс ограниченные быстродействи и динамический диапазон измерени Скорости вследствие инерционности пьез.окерамической гаайбы, несущей од но из -зеркал- конфокального интерфер метра . Цель изобретени - повышение точ ности расширени динамического диапазона измерений„
Дл достижени поставленной цели в устройстве между фотоприемником и измерителем опорного сигнала включен второйсинхронньй детектор, в опорном плече интерферометра установлен управл емьй Пространственно-частотный фильтр, подсоединенный к выходу второго синхронного )а;етектора5 а ка
Устройств о работает
следующим образом
Луч лазера 1 после прохождени 55 фазового модул тора 2 расщепителем j 18 делитс на два ортогонально пол ризованнкх пучка, различных интенсив ностейс 972 входе интерферометра установлен фазовый модул тор, подсоединенный к генератору опорной частоты. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит последовательно расположенные одночастотньй лазер 1, фазовый модул тор 2, двухлу- . чевой интерферометр 3, оптический дискриминатор допплеровского сдвз-ira. частоты 4, выполненный в виде конфокального интерферометра Фабри-Перо, одно из зеркал которого закрепленона пьезокерамической шайбе 5. Последовательно за дискриминатором помеI щены пол ризационна призма-анализатор б, фотоприемник рассе нного светового пучка 7 и фотоприемкик опорного пучка 8. Фотоприемник рассе нного пучка 7 подключен к синхронному детектору 9з содерлсащему последователь-но соединенные избирательный усилитель 10s фазовьй детектор 11, интегратор 12 и усилитель 13 К фазовому детектору 11- через фазовращатель 14 подключен генератор опорной частоты 15, К фотоприемнику,8 подключены послеповательно второй синхронный детектор .16 и измеритель уровн опорного сигнала 17. Вход опорной частоты синхронного детектора 16 и фазовый модул тор 2 подсоединены к выходу генератора опорной частоты 15. Пьезокерамическа шайба 5 подключена квыходу синхронного детектора 9, Двухлу 1езой интерфе юметр состоит, например, из пол ризационного расщепител 18,, сигнального , и опорного плеч, а также рекомбинационной стекл нной пластины ,19, В сигнальиом плече интерферометра последовательно расположены направл -ющий объектив 20,, объект измерени 21, согласуюший обьектив 22 и пол ризационный фильтр 23. В опорном плече интерферометра последовательно установлены управл емьй пространс венночастотный фильтр 24, подключенный к выходу синхронного детектора и согласующий объектив 25, Более мощный пучок объективом 20 направл етс в малую заданную област исследуемого объекта 21. ;Рассе51нньй свет объективом 22 через пол ризатор 23 и рекомбина1Ц1онную пластину 19 направл етс в оптический дискриминатор дрпплеровского сдвига частоты. Частота рассе нного света uJg имеет допплероЕский сдвиг LO , , пропорциональньй скорости движени рассе:ивающих частиц . где UJg - частота лазерного пучка. Слабый световой пучок в опорном плече интерферометра последовательно проходит через перестраиваемьш прост ранственно-частотньш фильтр 24, согласующий объектив 25 и попадает на рекомбинационную пластинку 19, где пространственно совмещаетс с ортогонально пол ризованнымсигнальным рассе нным пучком и направл етс в оптический частотный дискриминатор 4. Выход щие, из дискриминатора опорный и рассе нньй световые пучки пространственно раздел ютс . призмой Волластона 6 по ортогональным пол ризаци м и направл ютс на соответ-. ствзющие фотоприемники 7 и 8, Прив з ка резонансной частоты контура пропускани дискриминатора к частоте излучени лаз.ера ш. осуществл етс в данной схеме сисгемой экстремаль ого управлени , содержащей синхронный детектор 9. Гармонический сигнал с генератора опорной частоты 15 поступает на фазовый модул тор 2. При гармонической фазовой модул ции частота лазерного пучка оказываетс модулированной также по гармоническому закону с частотой мо.дз/л циИз равной опорной частоте, и шздексам мо.цул ции , равным о/ рЯ/ujg J где - фазоБьш сдвиг, пропорш- онапьный амплитуде модулирующего напр жени . Контур пропускани дискрр1минатора выполненного в виде конфокального интерферометра Фабри-Перо. можно опи сать контуром Лоренца. При расстройке центральной части пропускани относктельио частоты Wg рассе нного пучка на выходе дискриминатора свето вой- пучококазываетс модулнрованньи по интенсивности с частотой модул ции S1 . При этом глубина модул ции пропорциональна расстройке, а пол рность указывает знак расстройки. Таким образом, амплитуда и фаза первой гармоники вл етс сигналом ошибки при несовпадении -частоты ы рассе нного пучка с резонансной частотой контура пропускани дискриминатора . . .. .Переменный ч:;игнал с нагрузки фото1гриемника 7 постудает навход селективного усилител 10, настроенного на частоту 51 , Сигн.алы с селективного усилител подаютс на фазовьп- детектор 11, .на опорный вход которого с генератора 15 через фазовращатель 14 поступает сигнал опорной частоты SJ . Величина и пол рность выходного напр жени фазового детек- тора определ етс расстройкой часто- ты рассе нного пучка относительно резонансной частоты контура пропзскани конфокального интерферометра. Выходной сигнал с фазового детектора через интегра-тор 12 и усилитель 13 поступаетна пьезокерамическую шайбу 55 вл сь сигналом коррекции. Пьезокерамическа шайба в соответст- ВИИ с сигналом коррекции осуществл ет подстройку резонансной частоты контура пропускани .дискриминатора к частоте .рассе нного пучка. Второй синхронный .цетектор 16 вместе с управл емым пространственночастотным фильтром 24 образует кон- . тур экстремальной автоподстройки пространственной частоты опорного пучка к пространственной резонансной частоте контура пропускани дискримина .тора 4. В этом контуре сигнал коррекции , определ емьй расстройкой частоты контура пропускани дискриминатора ,- поступает на управл емый пространствешю-частотньш фильтр 24, выполненный , . Hanpi-jMep, в Е1-зде Стабильного, конфокального интерферометра ФабриПеро , Сигнальна коррекци вызьшает изменение пространственной частоты опорного пучка на входе дискриминатора , достаточное дл компенсации сигнала ошибки в синхронном детекторе 1.6, Поскольку первый контур с синхронным детектором 9 отслеживает частоту рассе нного пучка Ш2 ti)b -{/ш ,, а частота опорного пучка ; lUJ5 J сигнал коррекции на выходе синхронного детектора 16 пропорционален :.ui(,f . Величина и пол рность этого сигнала 510 однозначно определ ютс величиной и направлением измер емой скорости. . . Отсчет величины и скорости осуществл етс измерителем уровн сигнала 17о Динамический диапазон измерений в описанной двухконтурной системе определ етс динамическим диапазоном управл емого пространственно-частотного фильтра 24, Если, например, ;в качестве такого фильтра примен етс интерферометр Фабри-Перо, динами7 ческий диапазон измерений определ етс межмодовым интервалом интерферометра . Дл конфокального интерферометра , с радиусом кривизны 200 мм межмодовый интервал составл ет 750 мГц, Следовательно, верхний предел измер емой допплеровской частоты равен 750 мГц. Ему соответствует величина скорости пор дка 10 км/с. Нижний предел измерений скорости составл ет 3 м/с (или в допплеровских частотах 200 кГц),