SU1068782A1

SU1068782A1 - Автоматическое интерференционное устройство дл измерени структурной характеристики показател преломлени атмосферы

Info

Publication number: SU1068782A1
Application number: SU823430509A
Authority: SU
Inventors: Валентин Николаевич Гришин; Юрий Викторович Мищенко
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт
Priority date: 1982-04-26
Filing date: 1982-04-26
Publication date: 1984-01-23

Abstract

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ АТМОСФЕРЫ, содержащее ;с1вухлучевой интерферометр, в одном i. , из плеч которого установлен оптический элемент модул тора, выполненного в виде генератора пилообразного напр жени , выйод которого подключен к пьезоприводу оптического элемента, фотопреобразователь, установленный за щелью, расположенной в плоскости анализа, причем выход фотопреобразовател подключен к входу фазометра, другой вход которого соединен с выходом пилообразного напр жени , о т л ич а ю щ ее с тем, что, с целью повышени точности измерений, в устройство введены генератор импульсов и блок управлени генератором пилообразного напр жени , один вход которого подключен к выходу генератора импульсов, второй вход подключен к выходу фотопреобразовател , е выход соединен с управл н цим входом генератора пилообразного напр жени л модул тора, а оптический элемент W/ модул тора выполнен в виде прозрачной плоско-параллельной пластины.

Description

О

б

00

vj

00

N5

Изобретение относитс к атмосферной оптике и может быть исполЬзовано дл измерени оптических характеристик атмосферы.

Известно интерференционное устройство дл измерени структурной характеристики показател преломлени атмосферы, содержащее двухлучевой интерферометр и средства регистрации на кинопленку, установленные за щелью, расположенной в плоскости анализа СШ.

Недостатками устройства вл ютс ограниченна точность измерени , Обусловленна несовершенн1ам методом регистрации смещений интерференционной картины в плоскости анализа, а также высока трудоемкость процесса про влени пленки и обработки полученной информации.

Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс автоматическое интерференционное устройство дл измерени структурной характеристики показател преломлени атмосферы, содержащее ;двухлучевой интерферометр, в одном из плеч которого установлен оптический элемент модул тора, выполненного в виде, генератора пилообразног напр жени , выход которого подключен к пьезоприводу оптического элемента , фотопреобразователь, установленный за щелью, расположенной в плоскости, анализа, причем выход фотопреобраэовател подключен к выхду фазометра, другой вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напр жени С21.

Недостатком известного устройства вл етс ограниченна точность измерени , обусловленна тем, что под действием различных вли ющих факторов может измен тьс амплитуда интерференционной развертки, что влечет за собой по вление дополнительной посто нной составл ющей (нос щей случайный характер) в сигнале фототока на выходе фотопреобразовател и, как следствие, искажение фазы при измерении Фазометром

Цель изобретени - повышение точности измерений.

Дл достижени указанной цели в автоматическое интерференционное устройство дл измерени структурной характеристики показател преломлени атмосферы, содержащее двухлучевой интерферометр, в одном из плеч которого установлен оптический , элемент модул тора, выполненного в видегенератора пилообразногр напр жени , выход которого подключен к пьезоприводу оптическог элемента, фотопреобразователь, установленный за щелью, расположенной в плоскости анализа, причем выход фотопреобразовател подключен к.

входуфазометра, другой вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напр жени , введены генератор импульсов и блок управлени генератором пилообразного напр жени , -один вход которого подключен к выходу генератора импульсов, второ вход подключен к выходу фотопреобразовател , выход соединён с управл ющим входом генератора пилообразного напр жени модул тора, а оптический элемент модул тора выполнен в виде прозрачной плоскопараллельной пластины ,

На чертеже показана структурна схема устройства.

Устройство содержит двухлучевой интерферометр 1, в одном из плеч которого установлен оптический элемент 3 модул тора 2, выполненного в виде генератора 4 пилообразного Напр жени , выход которого подключен к пьезоприводу 5 оптического элемен та 3,. фотопреобразователь 6, установленный за щелью 7, расположенной в плоскости анализа, причем выход фотопреобразовател 6 подключен к входу фазометра 8, другой вход которого соединен с выходом генератора 4 пилообразного напр жени . Устройство также содержит генератор 9 импульсов и блок 10 управлени генератором пилообразного напр жени один вход которого подключен к выходу генератора 9 импульсов, второй вход подключен к выходу фотопреобразовател б, выход соединен с управл ющим входом генератора 4 пилооб;разного напр жени модул тора 2, . оптический элемент 3 модул тора 2 выполнен в виде прозрачной плоскопараллельной пластины.

Схема двухлучевого интерферометра 1 может быть, в частности, представлена оптической схемой модифидиро ванного интерферометра Жамена, состо щего из лазера 11, светодёлительной пластины 12 и оборотной призмы 13.

Автоматическое интерференционное устройство дл измерени структурной характеристики показател преломлени атмосферы функционирует следующим образом.

Луч лазера 11 падает на плоскопараллельное зеркало 12 интерферометра Жамена, имеющее значительную толщину. Отража сь от передней (полупрозрачной) и задней (посеребренной ) поверхностей, он раздел етс на два когерентных луча. Пройд атмосферную трассу длиной L, оба луча попадают на оборотную пгизму 13, а затем возвращаютс на зеркало 12. .Здесь они .отражаютс от разных поверхностей , но мен ютс местами, так что каждый луч один раз отражаетс от посеребренной поверхности и один раз от полупрозрачной, в

итоге интенсивности оказываютс равными, и в плоскости анализа, куда лучи попадают после второго отражени от зеркала 12, наблюдаетс интерференционна картина в виде полос равного наклона. Узка щель 7 ориентируетс в перпендикул рном направлении по отношений к полосам интерференционной картины.

Измерение разности фаз между двум световыми лучами осуществл етс путем определени целой N и дробной Э частей интерференционной полосы в фиксируемом сдвиге интерференционной картины в плоскости анализа. В данном устройстве измереНИН величины сдвига интерференционной картины осуществл етс методом интерференционной модул ции. Реализаци этого метода предполагает использование в оптической схеме интерферометра Жамена 1 интерференционного модул тора 2, с помощью которого осуществл етс периодичес .кое изменение оптической разности хода между двум световыми лучами по линейному закону. В качестве оптического элемента модул тора 2 в данном случае предлагаетс использовать пtxэзpaчнyю плоскопараллелБную ; пластину 3, котора устанавливаетс :на пути распространени одного из световых пучков и может свободно поворачиватьс с изменением угла наклона плоскости пластины к направлению распространени пучка. Поворот пластины 3 осуществл етс с помощью пьезопривода 5, который преобразует сигнал пилообразного напр жени , поступающий с выхода генератора 4 пилообразного напр жени модул тора 3, в изменение угла наклона пластины к направлению распространени светового пучка. При линейном характере изменени оптической разности хода (применение

пилообразного сигнала напр жени

развертки) интерференционные полосы в плоскости анализа будут равномерно смещатьс в направлении, совпадающем с направлением ориентации узкой щели 7, и на вход фотопреобразовател б будет поступать переменный световой поток, наложенный на посто нную фоновую составл ющую. Сигнал с выхода фотопреобразовател 6 поступает на информационный вход фазометра 8. На опорный вход фазометра 8 поступает сигнал с выхода генератора 4. пилообразного напр жени модул тора 2. Определение дробной части интерференционной полосы 6 в сдвиге интерференционной картины осуществл в етс путем измерени временного интервала ме щу началом развертки и первым переходом через средний уровень в с игнале на выходе фотопреобразовател 6. Определение целых интерференционных полос в интерференционной картины осуществл етс по методу трех зон. . Затем в фазометре 8 определ етс магнитное значение разности фаз Дф 24v( ) и по рассчитанным в течение каждого периода развертки значени м AUJi. рассчитываетс вели-, чина дисперсии флуктуации фазылА 9

где t - число измерений д.. Данна величина структурной характеристики показател преломлени атмосферы - С расчитываетс ро соотношению

АФЪ

)С2ЛГ/Д.12. L И Й-5 .3/2.)

U - рассто ние между световыми

пучками/ cJ - исходный диаметр светового

пучка;

Л - длина волны света, 1 г /2,91 при

f2,

U.

46 при

Сигнал с выхода фотопреобразовател 6 поступает на первый вход блока 10 управлени генератором 4 пило образного напр жени , на второй вход которого поступает сигнал с выхода генератора 9 импульсов. Блок 10 управлени генератором 4 пилообразного напр жени предназначаетс дл управлени амплитудой сигнала интерференционйой развертки. С этой целью сигнал управлени с выхода блока 10 управлени подаетс на управл ющий вход генератора 4 пилообразного напр жени . Последее позвол ет разворачивать за один период развертки ровно целое число периодов интерференции, что искл очает по вление дополнительной посто нной составл ющей в сигнале фототока на информационном.Входе фазометра 8. Последнее позвол ет реализовать точность измерени дробной части интерференционной полосы пор дка 0,01-0,001 полосы (по сравнению с 0,05-0,1 полосы дл известного устройства),-а достижение подобных точностных уровней измерени (5 позвол ет соответственно повысить на пор док точность определени С по сравнению с известным устройством и довести ее до уровн 10 .

Процесс подстройки амплитуды генератора 4 пилообразного напр жени осуществл етс следующим образо

Блок 10 управлени осуществл ет выделение разности между периодом

сигнала, имеющем место на выходе фотопреобразовател 6 и целым числом периодов генератора 9 импульсов, х.рактериэун димс высоко стабильным периодом следовани импульсов. На основании полученного результата фогм ируетс управл ющий сигнал, поступающий на управл ющий вход генератора 10 пилообразного напр жени .

Предлагаемое устройство позвол ет на пор док повысить точность измерени структурной характеристики показател преломлени атмосферь и довести ее до . в свою очередь повышение точности измерени позвол ет расширить динамический диапазон измерений CJ и осуществл ть определение атмосферных параметров в услови х слабой турбулентности атмосферы.

Claims

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ АТМОСФЕРЫ, содержащее двухлучевой интерферометр, в одном <. , из плеч которого установлен оптический элемент модулятора, выполненного в ^к виде генератора пилообразного напряжения, выйод которого подключен к пьезоприводу оптического элемента, фотопреобраэователь, установленный за щелью, расположенной в плоскости анализа, причем выход фотопреобразователя подключен к входу фазометра, другой вход которого соединен с выходом пилообразного напряжения, о т л ич а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в уст ройство введены генератор импульсов и блок управления генератором пилообразного напряжения, один вход которого подключен к выходу генератора импульсов, второй вход подключен к выходу фотопреобразователя, выход соединен с управляющим входом генератора пилообразного напряжения модулятора, а оптический элемент модулятора выполнен в виде прозрачной плоско-параллельной пластины.

SU ж. 1068782