SU1231411A1 - Optoelectron apparatus for measuring amplitudes of surface acoustic vibrations - Google Patents

Optoelectron apparatus for measuring amplitudes of surface acoustic vibrations Download PDF

Info

Publication number
SU1231411A1
SU1231411A1 SU823400618A SU3400618A SU1231411A1 SU 1231411 A1 SU1231411 A1 SU 1231411A1 SU 823400618 A SU823400618 A SU 823400618A SU 3400618 A SU3400618 A SU 3400618A SU 1231411 A1 SU1231411 A1 SU 1231411A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
signal
input
recorder
amplifier
output
Prior art date
Application number
SU823400618A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Андреевич Андрущак
Борис Миронович Букштам
Валерий Петрович Васильев
Сергей Алексеевич Вилков
Анатолий Ефимович Караульник
Виктор Яковливич Поддубняк
Владимир Павлович Тычинский
Original Assignee
Предприятие П/Я Х-5332
Московский Институт Радиотехники,Электроники И Автоматики
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 Предприятие П/Я Х-5332, Московский Институт Радиотехники,Электроники И Автоматики filed Critical Предприятие П/Я Х-5332
Priority to SU823400618A priority Critical patent/SU1231411A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1231411A1 publication Critical patent/SU1231411A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в интерференционных измерени х акустических полей. Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет сужени  спектра сигнала. Оптико- электронное устройство дл  измере- ни  амплитуд акустических колебаний поверхности содержит лазерный интерферометр , преобразующий смещени  поверхности исследуемого объекта,подвижного зеркала интерферометра в интерференционный сигнал на фотоприемнике. Второй генератор возбуждает в исследуемом объекте акустические колебани . Объект, установленный на пьезомоду- л торе, совершает вертикальные колебани  под действием напр жени  генератора . Б результате на выходе фотоприемника наблюдаютс  два интерфе- ренцион ых сигнала. Дл  устранени  паразитной модул ции установлен аттенюатор , управл емый напр жением с элементов. С преселектора сигнал поступает на смеситель, управл ющее напр жение, которого вырабатываетс  делителем частоты. Со смесител  сигнал проходит на усилитель. Сигнал с аттенюатора проходит на детектор. Посто нна  составл юща  сигнала выдел етс  усилителем и поступает на регистратор. Предметный стол дает поступательное смещение исследуемого объекта. Информаци  о линейном перемещении предметного стола с измерител  вводитс  на вход регистратора, в результате чего на регистраторе получаетс  эпюра распределени  амплитуд колебаний. 1 ил. С/)The invention relates to a measurement technique and can be used in the interference measurements of acoustic fields. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by narrowing the signal spectrum. An optoelectronic device for measuring the amplitudes of the acoustic oscillations of a surface contains a laser interferometer that converts the surface displacement of the object under study, the movable mirror of the interferometer into an interference signal at the photodetector. The second generator excites acoustic oscillations in the object under study. An object mounted on a piezo-modulator makes vertical oscillations under the action of generator voltage. As a result, two interference signals are observed at the photodetector output. An attenuator controlled by the voltage from the elements is installed to eliminate parasitic modulation. From the preselector, the signal goes to the mixer, which controls the voltage that is generated by the frequency divider. From the mixer signal passes to the amplifier. The signal from the attenuator passes to the detector. The constant component of the signal is extracted by the amplifier and fed to the recorder. The subject table gives the translational displacement of the object under study. Information on the linear movement of the object table from the meter is input to the recorder input, as a result of which the plot of the oscillation amplitude distribution is obtained. 1 il. WITH/)

Description

I 1I 1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может использоватьс  в интерференционных измерени х акустических полей.The invention relates to a measurement technique and can be used in interference measurements of acoustic fields.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений за счет сужени  спектросигнала.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by narrowing the spectral signal.

На чертеже представлена блок- схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.

Устройство дл  измерени  амплитуд акустических колебаний поверхности содержит лазерньй интерферометр 1, подвижным зеркалом которого  вл етс  исследуемый объект, фотоприемник 2, устанойленный на выходе интерферометра , пьезомодул тор 3, генератор 4, подключенный к пьезомодул тору 3, регистратор 5, второй генератор 6 и предметный стол 7 с измерителем 8 перемещени , св занным со входом регистратора 5, последовательно соединенные преселектор 9, входом под- ключенньш к выходу фотоприемника 2, смеситель 10, усилитель 11, детектор 12, два аттенюатора 13,14 второй усилитель 15, второй детектор 16 и фильтр 17, выходом св занный со входом второго аттенюатора 1А, третьим усилителем 18, включенным между вторым выходом аттенюатора 13 и вторым входом регистратора 5, делителем 19, включенным между вторьп-i генератором 6 и вторым входом смесител  10, а второй вход второго аттенюатора 14 соединен с выходом фотоприемн ика 2.A device for measuring the amplitudes of the acoustic oscillations of a surface contains a laser interferometer 1 whose movable mirror is the object under study, a photodetector 2 installed at the output of the interferometer, a piezomodulator 3, a generator 4 connected to a piezomodulator 3, a recorder 5, a second generator 6 and a subject table 7 with a displacement meter 8 connected to the input of the recorder 5, the preselector 9 connected in series, the input connected to the output of the photoreceiver 2, the mixer 10, the amplifier 11, the detector 12, two attenuators 13.14 The second amplifier 15, the second detector 16 and the filter 17, output connected to the input of the second attenuator 1A, the third amplifier 18 connected between the second output of the attenuator 13 and the second input of the recorder 5, divider 19 connected between the second-i generator 6 and the second input of the mixer 10, and the second input of the second attenuator 14 is connected to the output of the photoreceiver 2.

Оптико-злектронное устройство дл  измерени  амплитуд акустических колебаний поверхности работает следующим образом.The optoelectronic device for measuring the amplitudes of the acoustic oscillations of a surface operates as follows.

Лазерный интерферометр преобразует нормальные параллельные лазерному лучу колебательные смещени  поверхности исследуемого объекта подвижного зеркала интерферометра в интер- ференциальный сигнал на фотоприемнике 2.The laser interferometer converts the oscillatory displacements of the surface of the object under study of the movable mirror of the interferometer, which are normal parallel to the laser beam, into an interference signal at the photodetector 2.

Исследуемый объект, например кварцевый резонатор, расположен в фокусе объектива интерферометра. Второй генератор 6 возбуждает в исследуемом объекте высокочастотные колебани  поверхности (акустическое поле)The object under study, for example, a quartz resonator, is located at the focal point of the interferometer lens. The second generator 6 excites high-frequency surface oscillations in the object under study (acoustic field)

A(x,y,t.) A(x,y)sin 2 frft,A (x, y, t.) A (x, y) sin 2 frft,

где х,у - пр моугольные координаты в плоскости исследуемого объекта;where x, y are the rectangular coordinates in the plane of the object under study;

314М ,г314M, g

f - частота возбуждени  объекта; л 0,01-100 МГц; А(х,у) - распределение амплитудыf is the excitation frequency of the object; l 0.01-100 MHz; А (х, у) - amplitude distribution

возблшденных в объекте ко 5 лебаний по поверхностиin the object to 5 swan on the surface

А(х,у) « - |,A (x, y) "- |,

Объект исследований установлен на пьезомодул торе 3, который под 10 действием напр жени  генератора 4 совершает вертикальные поршневые олебани The object of research is installed on a piezomodulator 3, which, under the action of generator 10, makes vertical piston olebani

B(t) ( v + ZITFt), t«i F J& 10 - 50 Гц, где БД -3 (2-4) ;B (t) (v + ZITFt), t "i F J & 10 - 50 Hz, where the database -3 (2-4);

; 0,6- Г, 2 мкм;; 0.6 g, 2 microns;

Vj, - величина, характеризующа Vj, is a value characterizing

среднее положение поверхности пьезомодул тора 3 и . определ юща  рабочую точку интерферометра,the average position of the surface of the piezoelectric modulator 3 and. determines the working point of the interferometer,

j Вследствие этого на выходе фотоприемника 2 наблюдаетс  одновременно два инз ерференционных сигнала: высокочастотный (информативный) U и за- ВИСЯ11ЩЙ от коэффициента отражени j As a result, two interference signals are observed simultaneously at the output of the photodetector 2: a high-frequency (informative) U and a VENTURING signal from the reflection coefficient

низкочастотный вспомогательный IU зпlow-frequency auxiliary IU sn

(соответственно на частотах возбуждени  образца f и пьезостола F), отношени  которых определ ют амплитуду исследуемых колебаний поверхности.(Respectively, at the excitation frequencies of the sample f and piezo table F), whose ratios determine the amplitude of the surface oscillations under study.

При сканировании диффузной поверхности по вл етс  глубока  паразитна  модул ци  и, что вследствие хаотического характера модул ции делает измерени  практически не выполнимыми. When scanning a diffuse surface, parasitic modulation appears deeply and, due to the chaotic nature of the modulation, the measurements are practically not feasible.

Дл  устранени  этого недостатка в основном тракте прохождени  сигнала установлен управл емый аттенюатор 13, который: управл етс  напр жением, вырабатываемым в кольце функциональнойTo eliminate this drawback, a controlled attenuator 13 is installed in the main signal path, which: is controlled by the voltage generated in the ring of the functional

автоматической регулировки усилени  с элементами 14 - 17, Это кольцо работает пр низкочастотному интерференционному сигналу и/ и регулируемый аттенюатор 14 идентичен унравл  0 eMONsy аттенюатору 13 основного тракта . На выходе усилител  15 кольца автоматически поддержива етс  opfla и та же с1мплитуда сигнала U независимо от сигнала U-д, поэтому коэффициент automatic gain control with elements 14-17. This ring operates on a low-frequency interference signal and / and an adjustable attenuator 14 is identical to the 0 eMONsy attenuator 13 of the main path. At the output of the amplifier 15 of the ring, opfla and the same c1 amplitude of the signal U are automatically maintained regardless of the signal U – d, therefore the coefficient

55 передачи аттенюаторов 14 и 13 имеет вид55 transmission attenuators 14 and 13 has the form

15 KU - o15 KU - o

4040

т.е. будет обратно пропорционален низкочастотному интерференционному сигналу и. Этим достигаетс  автоматическа  калибровка информативного сигнала по уровню коэффициента отражени  света от объекта. Повышение чувствительности устройства к субанг стремным Колебани м поверхности объекта достигаетс  накоплением слабого электрического сигнала U.j на выходе фотоприемника. После преселектора 9 предварительно отфильтрованный сигнал Ur поступает на вход смесител  10, управл емый напр жением, когерентным напр жению возбуждени  образ ца. Управл ющее напр жение смесител  0 вырабатьшаетс  делителем 19 . частоты на два. Наблюдаемые на вы- ходе смесител  10 нулевые биени  и. в виде низкочастотного напр жени  малой амплитуды поступают на малошум щий усилитель 11. Пол рность сигнала U определ етс  положением рабочей точки интерферометра и благодар  НЧ поршневым колебани м всего образца посто нно мен ем знак. В св зи с этим сигнал U после прохожде НI ни  управл емого аттенюатора 13 поступает на детектор 12, после чегоthose. will be inversely proportional to the low-frequency interference signal and. This achieves an automatic calibration of the informative signal by the level of the coefficient of light reflection from the object. Increasing the sensitivity of the device to subangently. Oscillations of the object surface are achieved by accumulating a weak electrical signal U.j at the output of the photodetector. After preselector 9, the pre-filtered signal Ur is fed to the input of the mixer 10, controlled by the voltage, coherent excitation voltage of the sample. The control voltage of the mixer 0 is generated by a divider 19. frequency by two. Observed at the output of the mixer 10 zero beats and. in the form of a low-frequency voltage of small amplitude, they are fed to a low-noise amplifier 11. The polarity of the signal U is determined by the position of the operating point of the interferometer and, due to the low-frequency piston oscillations of the entire sample, constantly changing sign. In connection with this, the signal U after the passage of HI or the controlled attenuator 13 is fed to the detector 12, after which

информаци  о величине Ux , (а слени довэтельно и об амплитуде колебаний)information about the value of Ux, (and slit dovetetelno and amplitude of oscillations)

оказываетс  заключенной в посто ннойturns out to be enclosed in a constant

составл ющей вьтр мленного сигналаcomponent of the high signal

U4 К., и,U4 K., and,

I 1 t II 1 t I

и -1-Ы1. and -1-Ы1.

и. and.

Ци ни Посто нна  составл юща  информативного сигнала выдел етс  третьим интегрирующим усилителем 18. В результате работы всего устройства эффективна  полоса пропускани  (и порогова  чувствительность) определ ютс  посто нной времени третьего интегрирующего усилител  ISt. Далее сигнал поступает на регистратор 5, представл ющий собой двухкоординат- ный самописец. Дл  получени  эпюры распределени  амплитуд А(х,у) в некотором сечении исследуемого объекта  Qi. The constant component of the informative signal is allocated by the third integrating amplifier 18. As a result of the operation of the entire device, the effective bandwidth (and threshold sensitivity) is determined by the time constant of the third integrated amplifier ISt. Then the signal goes to the recorder 5, which is a two-coordinate recorder. To obtain a plot of the amplitude distribution A (x, y) in a certain section of the object under study

23141142314114

(например вдоль оси ох) предметный стол 7 дает поступательное смещение исследуемого, объекта (вдоль оси х), информаци  о линейном смещении кото- З рого с измерител  8 линейного перемещени  предметного стола (например, линейный потенциометр) вводитс  на вход регистратора 5. В результате на регистраторе 5 получаетс  эпюра 10 распределени  амплитуд колебаний в сечении ох А(х). Дл  получени  . топограммы акустического пол  А(х,у) необходимо последовательно проскани- роватв р д сечений исследуемого объек15 та и по полученным эпюрам реконструировать всю топограмму.(for example, along the axis ox), the subject table 7 gives a translational displacement of the object under study (along the x axis), information about the linear displacement of which is transmitted from the meter 8 to the linear movement of the subject table (for example, a linear potentiometer) is input to the recorder 5. As a result On the recorder 5, a plot 10 of the distribution of the amplitudes of oscillations in the section x0 A (x) is obtained. To obtain. topograms of the acoustic field A (x, y) must be sequentially scanned in a number of sections of the object under study and reconstruct the entire topogram from the diagrams obtained.

2020

2525

00

5five

00

5five

Форму, ла.изобретени Form

Оптико-электронное устройство дл  измерени  амплитуд акустических колебаний поверхности, содержащее лазерный интерферометр, фотоприемник, установленный на выходе интерферометра , пьезомодул тор, генератор, подключенный к пьезомодул тору, регистратор , второй генератор, подключенный к объекту, предметный стол с измерителем перемещени , св занный со входом регистратора, отличающеес  .тем, что, с целью по- вьш1ени  точно сти измерений, оно снабжено посл едовательно соединенными преселектором, входом, подключенным к выходу фотоприемника, смесителем, усилителем, детектором, аттенюатором,- вторым усилителем, выход которого подключен ко второму входу регистратора , а также последовательно соединенными вторым аттенюатором, третьим усилителем, вторые детектором и фильтром, выход которого соединен с управл ющими входами первого и второго аттенюаторов, делителем, включенным между вторым генератором и вторым входом смесител , причем вход второго аттенюатора подключен к выходу фотоприемника.An optoelectronic device for measuring the amplitudes of the acoustic oscillations of a surface, comprising a laser interferometer, a photodetector mounted at the output of the interferometer, a piezoelectric modulator, a generator connected to the piezoelectric modulator, a recorder, a second generator connected to the object, a subject table with a displacement meter connected to recorder input, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, it is equipped with a successively connected preselector, an input connected to the photodetector output a, a mixer, an amplifier, a detector, an attenuator — a second amplifier whose output is connected to the second input of the recorder, as well as serially connected by a second attenuator, a third amplifier, a second detector and a filter, the output of which is connected to the control inputs of the first and second attenuators, divider connected between the second generator and the second input of the mixer, and the input of the second attenuator is connected to the output of the photodetector.

Заказ 2557/47 Тираж 507ПодписноеOrder 2557/47 Circulation 507Subscription

ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Растискал наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Rastiskal nab. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна ,4Production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4

Claims (1)

Форм у, ла.изобретенияClaim Оптико-электронное устройство для измерения амплитуд акустических колебаний поверхности, содержащее лазерный интерферометр, фотоприемник, установленный на выходе интерферометра, пьезомодулятор, генератор, подключенный к пьезомодулятору, регистратор, второй генератор, подключенный к объекту, предметный стол с измерителем перемещения, связанный со входом регистратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабсоставляющей выпрямленного сигнала U4 = Кп ' и1 = Ч · * ни 15 1 ни 11114 « *An optical-electronic device for measuring the amplitudes of acoustic vibrations of a surface, comprising a laser interferometer, a photodetector installed at the output of the interferometer, a piezomodulator, a generator connected to the piezoelectric modulator, a recorder, a second generator connected to the object, an object table with a displacement meter associated with the input of the recorder, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurements, it provides a component of the rectified signal U 4 = K p ' and 1 = H · * neither 15 1 nor 11114 "* Постоянная составляющая информа тивного сигнала выделяется третьим интегрирующим усилителем 18. В результате работы всего устройства эффективная полоса пропускания (и пороговая чувствительность) определяются постоянной времени третьего интегрирующего усилителя 18£. Далее сигнал поступает на регистратор 5, представляющий собой двухкоординатный самописец. Для получения эпюры распределения амплитуд А(х,у) в некотором сечении исследуемого объекта жено последовательно соединенными преселектором, входом, подключенным к выходу фотоприемника, смесителем, усилителем, детектором, аттенюатором,· вторым усилителем, выход которого подключен ко второму входу регистратора, а также последовательно соединенными вторым аттенюатором, третьим усилителем, вторым детектором и фильтром, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго аттенюаторов, делителем, включенным между вторым генератором и вторым входом смесителя, причем вход второго аттенюатора подключен к выходу· фотоприемника.The constant component of the information signal is extracted by the third integrating amplifier 18. As a result of the operation of the entire device, the effective bandwidth (and threshold sensitivity) are determined by the time constant of the third integrating amplifier 18 £. Next, the signal goes to the recorder 5, which is a two-coordinate recorder. To obtain a plot of the distribution of amplitudes A (x, y) in a certain section of the test object, the wife is connected in series by a preselector, an input connected to the output of the photodetector, a mixer, an amplifier, a detector, an attenuator, a second amplifier, the output of which is connected to the second input of the recorder, and connected in series by a second attenuator, a third amplifier, a second detector and a filter, the output of which is connected to the control inputs of the first and second attenuators, a divider connected between the second generator at the input and the second input of the mixer, and the input of the second attenuator is connected to the output of the photodetector.
SU823400618A 1982-02-25 1982-02-25 Optoelectron apparatus for measuring amplitudes of surface acoustic vibrations SU1231411A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823400618A SU1231411A1 (en) 1982-02-25 1982-02-25 Optoelectron apparatus for measuring amplitudes of surface acoustic vibrations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823400618A SU1231411A1 (en) 1982-02-25 1982-02-25 Optoelectron apparatus for measuring amplitudes of surface acoustic vibrations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1231411A1 true SU1231411A1 (en) 1986-05-15

Family

ID=20998779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823400618A SU1231411A1 (en) 1982-02-25 1982-02-25 Optoelectron apparatus for measuring amplitudes of surface acoustic vibrations

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1231411A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595688C2 (en) * 2014-12-31 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Device for calibration of seismoacoustic transducers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Захаров В.П. и др. Применение лазерной интерференции дл изучени колебательных влений.- Акустический журнал, 1976, т.22, № 1. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595688C2 (en) * 2014-12-31 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Device for calibration of seismoacoustic transducers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6747736B2 (en) Terahertz wave spectrometer
US5120961A (en) High sensitivity acousto-optic tunable filter spectrometer
US2437323A (en) Apparatus for instantaneously indicating on an oscilloscope screen the absorption spectrum of a substance
US3521958A (en) Rapid scanning spectrophotometer
US3969578A (en) Visual display of ultrasonic radiation pattern
US3286582A (en) Interference technique and apparatus for spectrum analysis
SU1231411A1 (en) Optoelectron apparatus for measuring amplitudes of surface acoustic vibrations
UST102104I4 (en) Scanning optical system adapted for linewidth measurement in semiconductor devices
Chitnis et al. Optical fiber sensor for vibration amplitude measurement
GB684435A (en) Installation for the measurement by photo-electric means of the position of a line of a graduation
DE2528209C3 (en) Optical precision probe
US3549260A (en) Spatially dispersive correlation interferometer
DE3925312A1 (en) Microscopic imaging appts. for thermal and thermo-elastic structure - has piezoelectrical flexural transducer detecting mechanical vibrations caused by light variations
Robinson et al. The measurement of the frequency response of a photodiode and amplifier using an opto-mechanical frequency response calibrator
FI86479C (en) ANORDNING FOER KONTINUERLIGT MAETNING AV ETT PAPPERSARK FORMNINGSTILLSTAOND.
US3053987A (en) Exploring photographic densities
US4662744A (en) Method of and apparatus for measuring transverse moments of an electromagnetic field associated with an optical beam
SU1310634A1 (en) Method of measuring vibration amplitude
SU1753271A1 (en) Method to determine vibration parameters
JPS59501479A (en) Signal processing method for received pulse train and receiver that performs this processing
SU785644A1 (en) Photoelectric apparatus for measuring object geometrical dimensions
SU1629751A1 (en) Scanning differential optical microscope
SU761847A1 (en) Apparatus for contactless measuring linear displacements and resonance frequencies of articles
USRE27947E (en) Interference technique and apparatus for spectrum analysis
SU1157363A1 (en) Device for determining structure of light beam