SU1534310A1

SU1534310A1 - Оптоэлектронный способ измерени механических колебаний и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1534310A1
Application number: SU884425421A
Authority: SU
Inventors: Сигитас Кризостимович Куршялис
Original assignee: Вильнюсский государственный университет им.В.Капсукаса
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1990-01-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к устройствам измерени механических колебаний, и могут быть использованы дл измерени амплитудных и фазовых характеристик ультразвуковых, звуковых и инфразвуковых колебаний. Цель изобретени - расширение диапазона измер емых частот и амплитуд вибраций. Это достигаетс за счет использовани модул ции полупроводникового лазера, который можно перестраивать в широком диапазоне частот. С помощью источника питани посто нным и переменным токами возбуждают полупроводниковый лазер 4. Световой пучок с его первого выхода через коллиматор 6 света направл ют перпендикул рно на вибрирующую отражающую поверхность зеркала 7. Отраженный свет возвращаетс обратно в активную область лазера 4 через первый выход. Разность фаз между потоком фотонов, инжектируемых в активную область, и интенсивность накачки приводит к амплитудной модул ции лазера 4, глубина которой регистрируетс с помощью фотоприемника 8, оптически св занного с вторым выходом лазера 4. Регулиру фазу, частоту и амплитуду переменной составл ющей тока источника питани лазера 4, добиваютс максимальной глубины модул ции полупроводникового лазера. Об амплитуде и частоте колебаний суд т соответственно по параметрам источника питани . 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Description

фиг.1

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к устройствам измерени механических колебаний, и может быть использовано дл измерени амплитудных и фазовых характеристик ультразвуковых, звуковых и инфраэву- ковых, звуковых и инфразвуковых механических колебаний.

Цель изобретений - расширение диа- пазона измер емых частот и амплитуд вибраций - достигаетс за счет использовани модул ции полупроводникового лазера, который можно перестраивать в широком диапазоне частот.

На фиг. 1 показана блок-схема виброизмерител , реализующего способ; на фиг. 2 - график зависимости глубины модул ции излучени полупроводникового лазера от разности фаз (j между его электрическим током модул ции и скоростью инжекции фотонов от отражающей вибрирующей поверхности измер емого объекта.

Виброиэмеритель (фиг. 1) содержит генератор 1 гармонических колебаний, фазовращатель 2, выполненный, например , на RC-цепочке или отрезке передающего тракта, разделительный конденсатор 3, полупроводниковый лазер источник 5 посто нного тока, коллиматор 6, зеркало 7, св зываемое с объектом измерени , и фотоприемник 8.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

С помощью источника питани , включающего в себ генератор 1 гармонических колебаний, фазовращатель 2, разделительный конденсатор 3 и источник 5 посто нного тока на лазер 4 подают посто нный ток смещени и сигнал электрических колебаний, чем обеспечивают возбуждени лазера . Световой пучок с первого выхода лазера k через коллиматор 6 света направл ют перпен- дикул рно на вибрирующую отражающую поверхность зеркала 7, св зываемого с объектом. Отраженный от зеркала 7 свет через коллиматор 6 возвращаетс обратно на активную область лазера b через его первый оптический выход. Это приводит к амплитудной модул ции лазера, глубина которой регистрируетс с помощью фотоприемника 8, оптически св занного с вторым выходом лазера Калибровка и процесс измерени иллюстрируетс зависимостью глубины модул ции Ј оси разности фаз между переменной составл ющей тока 1„ер. источника

и скоростью ижекции фотонов. Дл Q6 СЭссС0ре, гдеС06 , СОС , U ре - соответственно частота вибрации зеркала 7, частота генератора 1 и резонансна частота лазера , зависимость Ј (Ч) приведена на фиг. 2. Посто нную составл ющую Lf0 фазы ц выбирают из услови получени максимальной амплитуды Л VQICC модул ции выходного оптического сигнала на втором оптическом выходе лазера с частотой СОВ, т.е. d /cKflq q max. Это условие достигаетс путем изменени рассто ние от лазера до отражающей поверхности 7, а также путем изменени фазы сигнала электрических колебаний при помощи фазовращател 2. Острота резонансного характера зависимости w от q определ етс посто нным током IQ смещени лазера k от источника 5, а также амплитудой Iпер сигнала электрических колебаний от генератора 1, Поэтому провод т настройку устройства дл получени максимальной амплитуды модул ции выходного оптического сигнала на втором выходе лазера путем подбора величин 10 и 1пер. Частоту сос устанавливают обратно пропорционально амплитуде йА вибраций поверхности 7 измер емого объекта (tOc 1/&А) . При этом достигают максимальной линейности зависимости между /2 и Lf в рабочей точке (ро Проведенна настройка устройства на любой частоте Сл) СО ре. обеспечивает работу во всем диапазоне частот СОв вибраций поверхности 7 СКОВЛОС. С изменением частоты СОС величину фазы устанавливают снова описанным способом. Величина &А причем эту зависимость устанавливают путем калибровки по известной величине

й этрлом

Claims

1. Оптоэлектронный способ измерени механических колебаний, заключающийс в том, что формируют лазером поперечный световой пучок, подают световой пучок на отражающую поверхность подают световой пучок, отраженный от поверхности, через полупрозрачное выходное зеркало лазера в активную область лазера, измер ют интенсивность излучени лазера, отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона измер емых частот и амплитуд вибраций, до подачи светового пучка на

515

отражающую поверхность модулируют гармоническим сигналом интенсивность накачки лазера, после подачи отраженного от поверхности светового пучка в активную область лазера измен ют амплитуду , частоту и фазу гармонического сигнала, а о параметрах колебани суд т по значени м частоты и фазы гармонического сигнала, которые со ответствуют максимальной глубине амплитудной модул ции интенсивности излучени лазера.

2. Лазерный измеритель механических колебаний, содержащий последова-

106

тельно установленные и оптически св занные фотоприемник, лазер и зеркало и источник питани , выход которого подключен к лазеру, отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона измер емых частот и амплитуд вибраций, лазер выполнен в виде последовательно соединенных генератора гармонического сигнала и фазовращател , разделительного конденсатора и источника посто нного тока, а выход фазовращател через разделительный конденсатор подключен к выходу источника посто нного тока.

О

Z 4 Ч.род.

Щцг.1