SU1341498A1

SU1341498A1 - Лазерный однокомпонентный измеритель вибрации

Info

Publication number: SU1341498A1
Application number: SU833656830A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Землянский
Original assignee: Киевский институт инженеров гражданской авиации
Priority date: 1983-10-31
Filing date: 1983-10-31
Publication date: 1987-09-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике. Целью изобретени вл етс повышение точности измерений за счет повьшени отношени сигнал/шум . Лазерный однокомпонентный измеритель вибрации содержит первый оптический квантовый генератор 1, изчг fQ rZl i / L/rr±т 11 Г. 1 . - ЦШ -tp L/rr±т 11 Г. 1 . Ш -tp ,, I ijim 0J S (Л со 4 (. N со 00 фиг. 1

Description

лучающий на трех длинах волн -л, jTi, j, луч от которого пространственно совмещаетс на пол ризованном расщепителе 2 с лучом от второго оптического квантового генератора 34, который необходим при измерении параметров вибрации удаленных объектов. Сов- мещенный луч, проход через центральное отверстие диафрагмы 3, фокусируетс объективом 4 на диффузно рассеивающей колеблющейс поверхности 5. Рассе нное излучение собираетс объективом 4 и через три пары отверстий диафрагмы 3 направл етс на смесители 12, 15 и 19, на первых выходык которых установлены первые интерференци- альные светофильтры на длины волн 9, ,

1

Изобретение относитс ,к измерительной технике и может быть использовано дл измерени параметров вибрации диффузно рассеивающих объектов.

Цель изобретени - повышение точности измерений за счет повышени отношени сигнал/шум.

На фиг.1 представлена блоктсхема устройства; на фиг.2 - диафрагма с указанием рассто ний между попарно симметричными отверсти ми.

Лазерный однокомпонентный измеритель вибрации содержит расположенные на одной оптической оси первый оптический квантовый генератор 1, излучающий на трех длинах волн А, , Х и X J , пол ризационный расщепитель 2, диафрагму 3 с семью отверсти ми, расположенными на одной оси, центральное отверстие находитс на оси квантового генератора 1, остальные отверсти попарно симметричны относительно центрального отверсти и образуют первую, вторую и третью пары отверстий , которые расположены в пор дке возрастани рассто ни между отверсти ми в паре, и фокусирующий объектив 4, фокусирующий излучение на диф- фузно рассеивающей колеблющейс поверхности 5 объекта и собирающий рассе нные лучи 6 - 11 в пределах отверстий диафрагмы 3, первый смеситель 12 с двум выходами, состо щий из

соответственно, и далее на фотоприемник 27 о Рассто ни между отг- версти ми в парах отверстий диафрагмы 3 выбраны таким образом, чтобы в результате оптического гетеродировани рассе нного излучени на трех длинах волн , , 9 и К на выходе фотоприемника 27 формировалась переменна составл юща сигнала, частота которого пропорп юнальна виброскорости, а амплитуда равна суперпозиции трех допле- ровских сигналов одной частоты. Сигнал с выхода фотоприемника 27 поступает в измеритель 33 доплеровской частоты, с помощью которого регистрируютс амплитуда, частота вибрации и виброскорость. 2 ил.

последовательного расположенных первого зеркала 13 и первого светоделител 14, оптически св занный с первой парой отверстий диафрагмы 3, второй

смеситель 15 с двум выходами, состо щий из последовательно расположенных второго зеркала 16, первого фазорегул тора 17 и второго светоделител 18, оптически св занный с второй парой отверстий диафрагмы 3, третий смеситель 19 с двум выходами, состо щий из последовательно расположенных третьего зеркала 20, второго фазорегул тора , 21 и третьего светоделител 22, оптически св занный с третьей парой отверстий диафрагмы 3, первый интерференционный светофильтр 23 на длину волны Л, , первый интерференционный светофильтр 24 на длину

волны 9 и первый интерференционньш светофильтр 25 на длину волны з , расположенные на первых выходах первого 12, второго 15 и третьего 19 смесителей соответственно, первый собирающий объектив 26, фотоприемник 27, через объектив 26 св занный с выходами интерференционных светофиль-- тров 23 - 25, второй интерференционный светофильтр 28 на длину волны

7, , второй интерферен1щонный светофильтр 29 на длину волны второй интерференционный светофильтр 30 на длину волны ij, расположенные на :

3

вторых выходах первого 12, второго 15 и третьего 19 смесителей соответ ственно,.. второй собирающий объектив 31, световод 32, св зывающий выходы интерференционных светофильтров 28 ,30 через объектив 31 с фотоприемником 27, измеритель 33 доплеровской частоты, вход которого электрически св зан с выходом фотоприемника 27, а также оптически св занные второй оптический квантовый генератор 34, излучающий на трех длинах волн Л, ,

7, Tvj , и вращатель 35 плоскости пол ризации , через который квантовый генератор 34 св зан с пол ризованным расщепителем 2.

Устройство работает следующим образом .

Луч от квантового генератора 1, пройд через центральное отверстие диафрагмы 3, фокусируетс объективом 4 на диффузно рассеивающей колеблющейс поверхности 5. Рассе нное излучение собираетс объективом 4 и чере . Три пары отверстий диафрагмы 3 направл етс на смесители 12, 15 и 19, Рассе нный луч 6, пройд через отверстие а, диафрагмы 3 (фиг.2), поступает на вход первого смесител 12, отражаетс от первого зеркала 13 и проходит первый светоделитель 14. Одновременно луч 7, пройд через отверстие Oj диафрагмы 3 (фиг.З), отражаетс от первого светоделител 14 и пространственно совмещаетс с лучом 6. Далее пространственно совмещенные лучи 6 и 7 проход т через первый интерференционный светофильтр 23 на длину волны -л, и через объектив 26 направл ютс на фотоприемник 27о

Аналогичным образом пространственно совмещаютс рассе нные лучи 8 и 9, прошедшие через отверсти S, и S диафрагмы 3 (фиг;2), с помощью второго смесител 15 и рассе нные лучи 10 и 11, прошедшие через отверсти 5 и bj диафрагмы 3 (фиг.2) с помощью третьего смесител 19. Далее пространственно совмещенные лучи 8и9, 10и11, .пройд через первый интерференционный светофильтр 24 на длину волны Aj и первый интерференционный светофильтр 25 на длину волны «д соответственно, направл ютс объективом 26 на фото- приемник 27.

Если рассто ние между отверсти ми в парах отверстий диафрагмы 3 выбрать равньми

1,2F tg arcsin | sin(arc tgii;) ,

,3

где F - фокусное рассто ние объектива 4;

1; - рассто ние между отверсти ми в парах отверстий диафрагмы 3 (фиг.2);

i; - длины волн излучени оптического квантового генератора 1, то в результате оптического гетеро- дировани рассе нного излучени на

трех длинах волн t, , }. , на выхо- Дб фод оприемника 27 формируетс переменна составл юща сигнала, частота которого пропорциональна виброскорости , а амплитуда равна суперпозиции трех доплеровских сигналов одной час- тоты. Дл того, чтобы результирующий сигнал был максимален, эти три сигнала должны быть синфазны. С этой целью во втором 15 и третьем 19 смесител х установлены первый 17 и второй 21 фазорегул торы соответственно.

Дл увеличени мощности полезного сигнала рассе нное излучение с вторых в.ыходов смесителей 12, 15 и 19, не попавшее на первые светофильтры 23 - 25, направл етс на вторые ин-, терференционные светофильтры 28 - 30, настроенные на длины волн , , Т , Лз соответственно. Далее излучение с помощью объектива 31 и световода 32 направл етс на фотоприемник 27.

В тех случа х, когда необходимо измерить параметры вибрации объекта 5, наход щегос на большом рассто нии , а мощности квантового генератора

1недостаточно, то необходимо использовать второй квантовый генератор 34, излучающий также на трех длинах волн A,,7ij ,7, Линейно пол ризованный уч с помощью вращател 36 плоскости

пол ризации преобразуетс в линейно пол ризованное излучение с азимутом, отличающимс от азимута линейно пол изованного луча генератора 1 на 90 , помощью пол ризованного расщепител

2лучи пространственно совмещаютс затем фокусируютс объективом 4 а поверхности 5 объекта.

Далее устройство работает анало- гично описанному при использовании только одного квантового генератора. .-. Сигнал с выхода фотоприемника 27 поступает в измеритель 33 доплеровской частоты, с помощью которого реги513

стрируютс амплитуда, частота вибра- 1ЩИ и виброскорость.

Claims

Формула изобретени

Ч

Лазерный однокомпонентный измеритель вибрации, содержащий оптически св занные первый оптический квантовый генератор, оптический преобразователь , диафрагму и фокусирующий объектив, первый и второй светоделители , дел щие лучи на два пучка, первое , второе и третье зеркала,.первый и второй собираю1цие объективы, первый интерференционный светофильтр на длину волны 7, , первый интерференционный светофильтр на длину вол- ,ны , фотоприемник и блок обработки , вход которого св зан с выходом фотоприемника, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений, он снабжен вторым оптическим квантовым генератором, вращателем плоскости пол ризации, расположенньм между вторым оптическим квантовым генератором и оптическим преобразователем, третьим светоделителем , дел щим луч на два пучка, первым и вторым фазорегул торами, первым интерференционным светофильтром на длину волны АЗ вторым интерференционным светофильтром на длину волны Л, , вторым интерференционным светофильтром на длину волны , вторым интерференционным светофильтром на длину волны Л и световодом, первый и второй оптические квантовые генераторы выполнены с возможностью излучени на трех длинах волн Д, , Az s оптический преобразователь выполнен в виде пол ризационного расщепител , диафрагма выполнена с семью отверс8

ти ми, центральное отверстие находитс на оси первого оптического квантового генератора, остальные отверсти

попарно симметричны относительно цен-

трального отверсти и образуют первую , вторую и третью пары отверстий, которые расположены в пор дке возрастани рассто ни между отверсти ми в паре, первое зеркало расположено на оси, проход щей через одно из от- верстий первой пары диафрагмы, и оптически св зано с первым светоделителем , расположенным на оси, проход щей через другое отверстие диафрагмы первой пары, BTopioe зеркало расположено на оси, проход щей через одно из отверстий диафрагмы второй пары, и оптически св зано через первый фазоре- гул тор с вторым светоделителем, расположенным на оси, проход щей через другое отверстие диафрагмы второй пары, третье зеркало 15асположено на оси, проход щей через одно из отвер- стий третьей пары диафрагмы, и оптически св зано через второй фАзорегу- л тор с третьим светоделителем, расположенным на оси, проход щей через другое отверстие диафрагмы третьей пары, первые интерференционные светофильтры на длины волн h , и расположены на выходах первого, второго и третьего светоделителей соответственно и через первый собирающий объектив св заны с фотоприемником, вторые интерференционные Светофильтры на длины волн 7, , f -к К расположены на других выходах первого, второго и третьего светоделителей соответст- венно и через второй собирающий объектив и светопровод св заны с фотоприемником , блок обработки выполнен в виде измерител доплеровской частоты.

Редактор А.Огар

Составитель С.Конюхов

Техред М.Дидык Корректор Г.Решетник

Заказ 4427/45 Тираж 499Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,- Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4

Фиг, 2