SU1270716A1 - Versions of acoustical-optical frequency meter - Google Patents

Versions of acoustical-optical frequency meter Download PDF

Info

Publication number
SU1270716A1
SU1270716A1 SU853909855A SU3909855A SU1270716A1 SU 1270716 A1 SU1270716 A1 SU 1270716A1 SU 853909855 A SU853909855 A SU 853909855A SU 3909855 A SU3909855 A SU 3909855A SU 1270716 A1 SU1270716 A1 SU 1270716A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
frequency
acousto
laser
optic modulator
channel
Prior art date
Application number
SU853909855A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Сергеевич Вернигоров
Анатолий Семенович Задорин
Сергей Викторович Лукинский
Original Assignee
Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники
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 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники filed Critical Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники
Priority to SU853909855A priority Critical patent/SU1270716A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1270716A1 publication Critical patent/SU1270716A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительйым устройствам, в частности к частотомерам, и может быть применено в панорамных измерител х часто ты радиосигналов. Цель изобретени  - повышение точности измерени  частоты во всех частотных диапазонах работы акустооптических модул торов. На фиг, 1 изображено устройство, общий вид, первый вариант; на фиг. 2то же, второй вариант. По первому варианту (фиг. ) устройство содержит последовательно рас положенные лазер 1, устройство 2 делени  луча лазера на два, устройство 3 сдвига частоты излучени  лазера на посто нную величину, двухканальный акустооптический модул тор 4, выполненный со ступенькой в направлени распространени  ультразвуковых волн в кристалле, с нанесенными пьезопреобразовател ми 5 и 6, причем оба вхо да акустооптического модул тора соединены между собой, линзу 7, позиционио-чувствительный фотоприемник 8 и подключенный к фотоприемнику блок 9 измерени  частоты. По второму варианту (фиг. 2) устройство содержит последовательно расположенные лазер 1, устройство 2 делени  светового луча лазера на два, устройство 3 сдвига частоты лазера на посто нную величину в одном из разделенных лучей, устройство 4 смещени  световых лучей один относительно другого, двухканальный акусто оптический модул тор 5 с нанесенными пьезопреобразовател ми 6 и 7, причем входы акустооптического модул тора соединены между собой, линзу 8, позиционно-чувствительный фотоприемник 9 и подключенный к фотоприемнику блок 10 измерени  частоты. По первому варианту акустооптический частотомер работает следующим образом. Луч лазера 1 с помощью устройства 2 делени  делитс  на два луча. В оди из разделенных световых лучей помеща етс  устройство 3 сдвига частоты из .лучени  лазера на посто нную величину 1C , которое может быть выполнено например, в виде электрооптического модул тора. Если к пьезокристаллу приложить напр жение, мен ющеес  по пилообразному закону, то частота све тового излучени  на выходе кристалла сместитс  на величину О IK у. А- дайна волны света на входе кристалла; г электрооптическа  посто нна ; п - показатель преломлени  дл  необыкновенного луча; 1 - длина кристалла вдоль распространени  света (ось Z фиг. I); d)( - толщина кристалла по направлению оси X (фиг. 1); и - максимальна  амплитуда пилообразного напр жени ; Т - период пилообразного напр жени . На двухканальный акустооптический ул тор 4 падает два световых лус разными чacтoтa ш, равными и)о и - ЬСр. Исследуемый радиосигнал с ощью пьезопреобразователей 5 и 6 буждает в кристалле модул тора 4 ущие ультразвуковые волны. На вые акустооптического модул тора етс  четыре луча: два дифрагироших и два недифрагировавших, коые в фокальной плоскости линзы 7 азуют интерференционные картины. одное напр жение фотоприемника 8, ещенного в фокальной плоскости зы 7, пропорционально интенсивноинтерференционной картины и дл  рагировавших лучей описываетс  ажением „ Sin 0,5WCO .2r id(,,B4-5;5--w-co:-Hi-cos.. )Р+Ч , е К - коэффициент преобразовани  фотодетектора; Ь- посто нна , не завис ща  от координаты У; W - размер пьезопреобразователей в направлении оси У; d - рассто ние между центрами пьезопреобразователей; Оу- пространственна  частота в направлении оси У; - частота сигнала биений, равна  частоте сдвига излучени  лазера; р - рассто ние смещени  между каналами акустооптического . модул тора в направлении оси X (направление распространени  ультразвуковых волн в кристалле фиг. 1); - частота исследуемого сиг . нала; 5,„ - центральна  частота полосо вого оптического фильт1эа, которым  вл етс  элемент фотоприемника; V - скорость звука в кристалле акустооптического модул тора . Фотоприемник выдел ет сигнал и дл  дифрагировавших световых лучей содержит частотно-зависимую .фазовую составл ющую, обусловленную акустиче кой линией задержки, образованной з счет смещени  каналов, модул тора один относительно другого, Выходное напр жение фотоприемник дл  недифрагировавших световых луче имеет вид Т (t)K ()Z r,+ ,. ) il + +Cos(Q t+cOvd) ,(3) Изменение частоты входного сигна ла приводит к изменению фазы сигнал биений дл  дифрагировавших лучей. П выполнении услови  ДЦ (9) . (4) где dV - изменение частоты, входного сигнала; л ifpjj 21JV/D (5) - разрешающа  способность по частоте акустооптического модул тора; D - размер световых лучей в направлении распространени ультразвуковых волн в крис талле акустооптического мо дул тора. Измер   фазометрическим устройством блока 9 измерени  частоты, разность фаз сигналов биений дл  ди фрагировавших и недифрагировавших лучей, можно с высокой точностью определить значение частоты входного сигнала. Минимальна  точность оп ределени  частоты при этом определ  етс  как с,„ tf4 -V/25TD,(6) гдесУц)- погрешность измерени  разн сти фаэ фазометрическим устройством т,е, повьпчение точности по сравнени с точностью прототипа -if paj Д9paj/21F V/D (5) составл ет Afpc. /cyfMH« |f(7) Акустооптическии частотрмер по второму варианту работает следующим образом. Луч лазера 1 (фиг, 2) делитс  на два с помощью устройства 2 делени . Частота одного из полученных световых лучей с помощью устройства 3 сдвига частоты излучени  лазера сдвигаетс  на посто нную величину « , . Дл  создани  акустической линии задержки один из разделенных световых лучей смещаетс  относительно другого в направлении оси X (фиг, 2) на рассто ние PC помощью устройства 4 смещени  (кустооптический модул тор в этом варианте выполнен без ступеньки ). Дальнейшее описание работы частотомера по второму варианту полностью аналогично описанию по первому варианту. Точность измерени  частоты определ етс  также по (6), а ее повьш1ение по сравнению с прототипом - по (7), В коротковолновом участке дециметрового и 10-сантиметровом диапазонах длин волн светова  апертура D в прототипе имеет ограничени  на максимальный размер, св занный со значительным затуханием (12-15 дБ/см) ультразвуковых волн, В сЬ зи с этим ограничена разрешающа  способность, а следовательно, и точность измерени  частоты в этих участках диапазонов- длин волн. Предлагаемое устройство в обоих вариантах позвол ет.и в этих участках диапазона длин волн существенно повысить точность измерени  частоты радиосигналов, Кроме того, в предлагаемом устройстве один и тот же элемент фотоприемника  вл етс  датчиком грубого и точного отсчета частоты, что дает возможность применить линейный позиционно-чувствительный фотоприемник с параллельным съемом информации. Значение измер емой частоты можно определить следующим образом fnjM frp+ f . . (8) где fj.p - грубое значение частоты, определ емое номером фотоприемника , на котором по вл етс  сигнал биений от дифрагировавших лучей; uf - изменение частоты в пределах фотоприемника, определ емое разностью фаз этих биений и биений недифрагировавших лучей.The invention relates to radio metering devices, in particular to frequency meters, and can be applied in panoramic frequency meters of radio signals. The purpose of the invention is to improve the accuracy of frequency measurement in all frequency ranges of operation of acousto-optic modulators. Fig, 1 shows the device, a general view, the first option; in fig. 2 same, the second option. In the first embodiment (Fig.), The device comprises a successively arranged laser 1, a device 2 dividing a laser beam into two, a device 3 shifting the laser radiation frequency by a constant value, a two-channel acousto-optic modulator 4, made with a step in the direction of propagation of ultrasonic waves in a crystal , with plotted transducers 5 and 6, with both inputs of an acousto-optic modulator interconnected, a lens 7, a position-sensitive photodetector 8 and a measuring unit 9 connected to the photodetector pilots at. In the second embodiment (Fig. 2), the device comprises a successively arranged laser 1, a device 2 dividing the laser light beam into two, a device 3 shifting the laser frequency by a constant value in one of the divided beams, the device 4 shifting the light beams one against the other, two-channel acousto an optical modulator 5 with applied piezo-transducers 6 and 7, with the inputs of the acousto-optic modulator interconnected, a lens 8, a position-sensitive photodetector 9 and a measuring unit 10 connected to the photodetector simplicity. In the first embodiment, the acousto-optical frequency counter works as follows. The laser beam 1 is divided into two beams using a dividing device 2. In one of the separated light beams, a frequency shifter 3 is placed from a laser beam of a constant value 1C, which can be performed, for example, in the form of an electro-optical modulator. If a voltage varying according to the sawtooth law is applied to the piezocrystal, the frequency of the light radiation at the output of the crystal will be displaced by the magnitude O IK y. A- Daina waves of light at the entrance of the crystal; g electrooptical constant; n is the refractive index for an extraordinary ray; 1 is the length of the crystal along the propagation of light (axis Z of FIG. I); d) (- the thickness of the crystal in the direction of the X axis (Fig. 1); and - the amplitude of the sawtooth voltage is maximum; T is the sawtooth voltage period. Two light lines with different frequencies of ω and ω fall on a two-channel acousto-optical level 4 - ÑСр. The radio signal under study with a piezoelectric transducer 5 and 6 triggers extra ultrasonic waves in the modulator crystal. Four beams are applied to the acousto-optic modulators: two diffracted and two undifferentiated, which in the focal plane of the lens 7 are interference patterns. the same voltage of the photodetector 8, still in the focal plane of zy7, in proportion to the intensely interferential pattern and for irradiated rays, is described by the effect of „Sin 0,5WCO .2r id (,, B4-5; 5 - w-co: -Hi-cos .. ) P + H, e K - photodetector conversion factor; B is constant, independent of the y coordinate; W is the size of piezoelectric transducers in the direction of the Y axis; d is the distance between the centers of the piezo transducers; Ouv space frequency in the direction of the Y axis; - frequency of the beat signal, equal to the frequency of the laser radiation shift; p is the distance between the acousto-optic channels. modulator in the direction of the X axis (the direction of propagation of ultrasonic waves in the crystal of Fig. 1); - frequency of the studied sig. Nala; 5, a is the central frequency of the band-pass optical filter, which is the photodetector element; V is the speed of sound in an acousto-optic modulator crystal. The photodetector isolates the signal and, for the diffracted light rays, contains a frequency-dependent phase component due to the acoustic delay line formed by channel displacement, the modulator is relative to each other. The output voltage of the photodetector for nondiffracted light beams is T (t) K () Z r, +,. ) il + + Cos (Q t + cOvd), (3) A change in the frequency of the input signal leads to a change in the phase of the beat signal for the diffracted rays. P meeting the conditions of the DC (9). (4) where dV - change in frequency, input signal; l ifpjj 21JV / D (5) - frequency resolution of the acousto-optic modulator; D is the size of the light rays in the direction of the propagation of ultrasonic waves in the crystal of an acousto optic modulator. Measuring with the phasometric device of the frequency measuring unit 9, the phase difference of the beat signals for the diffracted and non-diffracted rays, it is possible to determine the value of the frequency of the input signal with high accuracy. In this case, the minimum accuracy of the frequency determination is defined as с, „tf4 -V / 25TD, (6) gdec) —the measurement error of the difference in phase with a phase meter t, e, accuracy compared with the accuracy of the prototype -if paj D9paj / 21F V / D (5) is Afpc. / cyfMH «| f (7) The acousto-optical frequency meter according to the second variant works as follows. The laser beam 1 (FIG. 2) is divided into two by means of a dividing device 2. The frequency of one of the received light rays using the device 3 shifts the frequency of the laser radiation is shifted by a constant value,. To create an acoustic delay line, one of the separated light beams is shifted relative to the other in the X-axis direction (Fig 2) by PC distance using the displacement device 4 (the field-optical modulator in this embodiment is designed without a step). Further description of the operation of the frequency meter in the second embodiment is completely analogous to the description in the first embodiment. The accuracy of the frequency measurement is also determined by (6), and its increase compared to the prototype by (7). In the shortwave section of the decimeter and 10 centimeters wavelengths, the light aperture D in the prototype has limitations on the maximum size associated with significant damping (12–15 dB / cm) of ultrasonic waves; In this connection, the resolution and, therefore, the accuracy of the frequency measurement in these parts of the wavelength ranges are limited. The proposed device in both versions allows. In these parts of the wavelength range to significantly improve the accuracy of measuring the frequency of radio signals. In addition, in the proposed device the same element of the photodetector is a coarse and accurate frequency reference sensor, which makes it possible to apply linear positional signals. sensitive photodetector with parallel information acquisition. The value of the measured frequency can be determined as follows: fnjM frp + f. . (8) where fj.p is a coarse frequency value, determined by the number of the photodetector, at which the beating signal from the diffracted rays appears; uf is the frequency change within the photodetector, determined by the phase difference of these beats and beats of nondiffracted rays.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula 1, Акустооптический частотомер, содержащий последовательно расположенные лазер, двухканальный акустооптический модул тор, линзу и позиционно чувствительный фотоприемник с подключенным к нему блоком измерени  частоты,.о тличающийс  тем, что, с целью повьппени  точности измерени  частоты во всех частотных диапазонах, двухканальный акустооптический модул тор выполнен со ступенькой в направлении распространени ультразвуковых волн в кристалле, а оба входа акустооптического модул тора соединены между собой, между лазером и двухканальным акустооптическим модул тором введены устройство делени  луча лазера на два и устройство сдвига частоты излучени  лазера на посто нную величину, помещенное в одном из разделенных световых лучей.1, An acousto-optical frequency meter containing a successive laser, a two-channel acousto-optic modulator, a lens and a position-sensitive photodetector with a frequency measuring unit connected to it, which is different in that in order to measure the frequency accuracy in all frequency ranges, the two-channel acousto-optic modulator made with a step in the direction of propagation of ultrasonic waves in the crystal, and both inputs of the acousto-optic modulator are interconnected, between the laser and the two channel nym acoustooptic modulator device introduced dividing the laser beam into two and shifting the laser emitting device to a constant frequency value, placed in one of the divided light beams. 2. Акусгооптический частотомер, содержащий последовательно расположенные лазер, двухканальный акустооптический модул тор, линзу и позиционно-чувствительный фотоприемник с подключенным к нему блоком измерени  частоты, отличающийс   тем, что, с целью повьппени  точности измерени  частоты во всех частотных диапазонах, между лазером и двухканальным акустооптическим модул тором введены устройство делени  луча лазера на два, устройство сдвига частоты излучени  лазера на посто нную величину, помещенное в одном из разделенных световых лучей, и устройство смещени  разделенных световых лучей один относительно другого в направлении распространени  ульт-. развуковых волн в кристалле акустооптического модул тора, помещенное в одном из разделенных световых лучей, а входы двухканального акустооптического модул тора соединены между собой2. An acousto-optical frequency meter containing a successive laser, a two-channel acousto-optic modulator, a lens and a position-sensitive photodetector with a frequency measuring unit connected to it, characterized in that, in order to measure the frequency accuracy in all frequency ranges, between the laser and the two-channel acousto-optical the modulator introduced a device for dividing the laser beam into two, a device for shifting the laser radiation frequency by a constant value, placed in one of the separated light lines whose, and the device of the displacement of the divided light rays one relative to the other in the direction of propagation of the ultras. waves in an acousto-optic modulator crystal placed in one of the separated light rays, and the inputs of a two-channel acousto-optic modulator are interconnected
SU853909855A 1985-06-10 1985-06-10 Versions of acoustical-optical frequency meter SU1270716A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853909855A SU1270716A1 (en) 1985-06-10 1985-06-10 Versions of acoustical-optical frequency meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853909855A SU1270716A1 (en) 1985-06-10 1985-06-10 Versions of acoustical-optical frequency meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1270716A1 true SU1270716A1 (en) 1986-11-15

Family

ID=21182375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853909855A SU1270716A1 (en) 1985-06-10 1985-06-10 Versions of acoustical-optical frequency meter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1270716A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Парке. Акустооптический приемник-спектроанализатор дециметрового диапазона. - Зарубежна радиоэлектроника, 19.70, № 12, с. 14-28. Белошицкий А. П., Комаров В. М. Крекотень Б. П. и др. Акустооптиче кие анализаторы спектра радиосигналов. Зарубежна радиоэлектроника, 1981, № 3, с. 51-70. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0037668B1 (en) Optical transducer means
US4432239A (en) Apparatus for measuring deformation
CN108873007B (en) Frequency modulation continuous wave laser ranging device for inhibiting vibration effect
US5774218A (en) Laser Doppler velocimeter with electro-optical crystal
SU1270716A1 (en) Versions of acoustical-optical frequency meter
SU1265636A1 (en) Optoacoustic frequency meter
JPS59105527A (en) Spectrum analyzer
SU1334093A1 (en) Acoustooptical phase and frequency meter
SU599612A1 (en) Device for optical simulating radiation pattern
SU1479831A1 (en) Device for measuring angular displacement of member
SU877325A1 (en) Interferentional displacement meter
SU1665228A1 (en) Oscillating motion meter
RU2234708C2 (en) Panoramic acoustic-optical receiver-wavemeter
SU1499122A2 (en) Arrangement for checking linear displacements
SU968615A2 (en) Interference displacement measuring gauge
RU2171997C2 (en) Acoustic meter of radio signal parameters
SU943594A1 (en) Acoustic-optical frequency meter
SU1413422A1 (en) Acoustooptical displacement-measuring device
SU1076739A1 (en) Linear displacement converter
SU979883A1 (en) Surface acoustic wave amplitude measuring method
RU2016380C1 (en) Method and device for automatic interpolation of phase-shift in laser interferometers
SU624157A1 (en) Method of determining velocity of propagation of surface acoustic waves
SU890068A1 (en) Device for measuring amplitude of interferometer beam motion periodic difference
SU1580166A1 (en) Apparatus for measuring shifts
RU2009513C1 (en) Acoustic-optic spectrum analyzer