SU1576840A1

SU1576840A1 - Волоконно-оптический виброметр

Info

Publication number: SU1576840A1
Application number: SU874369824A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Тимофеевич Полухин; Сергей Александрович Мерцалов
Original assignee: Предприятие П/Я Х-5806
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1990-07-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике. Целью изобретени вл етс расширение области применени за счет обеспечени возможности измерени малых, медленных перемещений. Волоконно-оптический виброметр содержит источник 1 излучени , луч от которого, распростран сь по волоконно-оптическому зонду 2, частично через ответвитель 3 и пол ризатор 4 попадает в приемник 5 излучени , образу опорный луч, а частично попадает на отражающую поверхность объекта 10, отразившись от которой, попадает в приемник 5 излучени , где опорный и отраженный лучи интегрируют. Переменное напр жение с выхода генератора 8 модул ции подаетс на пьезодержатель 7, который вместе с установленным на нем объектом 10 вибрирует, тем самым мен ютс рассто ние зонд-объект и фазовый сдвиг между опорным и измерительным лучами. Схема 9 электрического смещени мен ет рассто ние зонд-объект, добива сь тем самым отсутстви сигнала на выходе регистратора 6, позвол ет измер ть малые перемещени объекта 10, т.к.в окрестност х нул сигнал на выходе регистратора 6 будет линеен по отношению к малым перемещени м объекта 10. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых низкочастотных перемещений.

Целью изобретения является расши- ·* рение области применения за счет обеспечения возможности измерения малых, медленных перемещений.

На чертеже приведена блок-схема виброметра.

Волоконно-оптический виброметр содержит оптически связанные источник 1 излучения, волоконно-оптический зонд' 2, ответвитель 3, поляризатор 4 и приемник 5 излучения, регистратор 6, пъезодержатель 7, генератор 8 и схему 9 электрического смещения, выход которой соединец с установочным входом пьезодержателя 7, предназначенного jq для размещения объекта 10 и установленного под торцом волоконно-оптического зонда 2, управляющий вход пьезо-, держателя 7 соединен с выходом генератора 8 и опорным входом регистратора 25 6, информационный вход которого соединен с выходом приемника 5 излучения.

Устройство работает следующим образом.

Оптический луч от источника 1 излу-зо чения распространяется по'волоконнооптическому зонду 2, в котором в результате отражения от торца ( ~ 4% по мощности)_образуется опорный луч, который распространяется в обратном нап-^^ давлении и через ответвитель 3 и поляризатор 4 попадает в приемник 5 излучения. Основная часть оптического луча (ό96% по мощности) выходит из воло- конно-оптического зонда 2 и попадает дд на отражающую поверхность объекта 10. Отраженный от объекта 10 луч частично рассеивается, а частично попадает назад в волоконно-оптический зонд 2, по которому он попадает в ответвитель 3, поляризатор 4 и приемник 5 излучения. В приемнике 5 излучения опорный луч и отраженный от объекта измерительный луч интерферируют.

В результате переменного напряже- ₍ния, которое поступает на пьезодержатель 7 с генератора 8 модуляции,пьезодержатель 7 и вместе с ним объект 10 вибрируют. С той же частотой изменяется расстояние зонд-объект и фазовый сдвиг между опорным и измерительным лучами. С электрического выхода приемника 5 излучения н'а информационный вход регистратора 6 поступает перемен ное напряжение, представляющее суперпозицию различных гармоник частоты генератора 8 модуляции. Поскольку регистратор 6 своим опорным каналом соединен с генератором 8 модуляции, то выходным сигналом регистратора является электрический сигнал, пропорциональный амплитуде первой гармоники, т.е. величине

4^1

КА sin ДЦ>, АС[= где К - масштабный коэффициент, зависящий от коэффициента усиления приемника 5 излучения, регистратора 6 и коэффициента пропускания оптического канала;

А - амплитуда колебаний пьезодержателя 7 при подаче на него напряжения генератора 8 модуляции;

Ά - длина волны оптического излучения в воздухе;

- среднее расстояние между тор. цом волоконно-оптического зонда 2 и отражающей поверхностью объекта 10.

Тепловые и акустические шумы приводят к знакопеременным вариациям параметров оптического канала устройства (т.е, параметров ответвителя, волоконно-оптического зонда, поляризатора, юстировочных узлов на входе и выходе), что означает знакопеременные случайные вариации величины К=К+£к, а также величины дер = йср + S' ДСр за счет вариаций 1=1+51. Эти случайные вариации .эффективно сглаживаются выбором постоянной £ времени усреднения регистратора 6. Полоса усиления регистратора 6 сужается обратно пропорционально ¢. Таким образом усредненный сигнал синхроусилителя оказывается

- · Λ равным ΛΚ sin -^-, здесь величина А постоянная и стабилизирована генератором 8 модуляции. Среднее- расстояние 1 может- меняться, если медленно перемещается объект 10, обозначим 1=1₀+Д1. Максимальная чувствительность устройства к перемещениям объекта 10 достигается в Том случае, если величина 1₀=ηΆ/4, где η - число целое. В этом случае при малых Д.1 -усредненный сигнал регистратора 6 равен АК4 и β1/·Λ, т.е. линеен по величине малых перемещений А1. Для выбора оптимального рас1576840 стояния 1₀ в устройство введена схема 9 электрического смещения, которая сдвигает укрепленный на пьезодержателе 7 объект 10 на расстояние в пределах / 4 (обычно ~ 0,25 мкм) или больше. Оптимальность настройки контролируется по выходному сигналу регистратора 6, в оптимальном случае в отсутствие измеряемых перемещений он равен нулю.

Claims

Формула изобретения.

1. Волоконно-оптический виброметр, содержащий оптически связанные источник излучения, -волоконно-оптический зонд, выходной торец которого оптичес- . ки связывается с объектом, ответвитель, поляризатор и приемник излуче6 ния, регистратор, генератор и пьезодержатель, .предназначенный для установки объекта изучения, управляющий вход пьезодержателя соединен с выходом 5 генератора и опорным входом регистратора, информационный вход которого соединен с выходом приемника излучения, отличающийся тем,

10 что, с целью расширения области применения, виброметр снабжен схемой электрического смещения, пьезодержатель выполнен.с установочным входом, соединенным с выходом схемы электрического

15 смещения.
2. Виброметр по п.1, отличающийся тем, что выходной торец волоконно-оптического зонда установлен на пьезодержателе.