SU1693382A1 - Method of measuring change of phase shift of light waves - Google Patents
Method of measuring change of phase shift of light waves Download PDFInfo
- Publication number
- SU1693382A1 SU1693382A1 SU894729059A SU4729059A SU1693382A1 SU 1693382 A1 SU1693382 A1 SU 1693382A1 SU 894729059 A SU894729059 A SU 894729059A SU 4729059 A SU4729059 A SU 4729059A SU 1693382 A1 SU1693382 A1 SU 1693382A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- measuring
- phase shift
- electrical signal
- light waves
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике, Цель изобретени - расширение диапазона измерений за счет ограничени изменени частоты электрического сигнала в зависимости от фазового сдвига. Способ заключаетс в фотосмешении пор дков опорного и измерительного пучков, прошедших через акустооптический модул тор, преобразовании оптического сигнала в электрический сигнал, изменении частоты возбуждени акустооптическо- го модул тора в зависимости от частоты электрического сигнала и определении моментов резкого изменени частоты электрического сигнала. 1 ил,The invention relates to a measuring and measuring technique. The purpose of the invention is to expand the measurement range by limiting the variation of the frequency of an electrical signal depending on the phase shift. The method consists in the photo mixing of the orders of the reference and measuring beams passing through the acousto-optic modulator, converting the optical signal into an electrical signal, changing the excitation frequency of the acousto-optic modulator depending on the frequency of the electrical signal and determining the moments of an abrupt change in the frequency of the electrical signal. 1 silt
Description
Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл контрол перемещений.The invention relates to an instrumentation technique and can be used to control movements.
Цель изобретени - расширение диапазона измерений за счет ограничени изменени частоты электрического сигнала в зависимости от фазового сдвига.The purpose of the invention is to expand the measurement range by limiting the change in the frequency of the electrical signal depending on the phase shift.
На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ.The drawing shows the block diagram of the device that implements the method.
Устройство состоит из оптически св занных лазера 1, интерферометра Майкель- сона, выполненного из светоделител 2, оптически св занных светоделителем 2 измерительного отражател 3 и опорного отражател 4, и двойного оптического клина 5, расположенного между отражателем 3 и светоделителем 2, оптически св занных с светоделителем 2 линзы 6, акустооптическо- го модул тора 7 с излучателем 8 ультразвуковых волн, диафрагмы 9, оптического блока 10 и фотоприемника 11, коммутатора 12, включенного между выходом фотоприемника 11 и входом излучател 8, генератора 13 гармонических колебаний, выход которого подключен к второму входу коммутатора 12, и частотного детектора 14, вход которого подключен к выходу фотоприемника 11.The device consists of an optically coupled laser 1, a Michelson interferometer made of a beam splitter 2, optically coupled by a beam splitter 2 of the measuring reflector 3 and a reference reflector 4, and a double optical wedge 5 located between the reflector 3 and the beam splitter 2 optically coupled to a beam splitter 2, lenses 6, an acousto-optic modulator 7 with an emitter 8 ultrasonic waves, a diaphragm 9, an optical unit 10 and a photodetector 11, a switch 12 connected between the output of the photodetector 11 and the input of the radiator 8, torus 13 harmonic oscillations, the output of which is connected to the second input of the switch 12, and the frequency detector 14, the input of which is connected to the output of the photodetector 11.
Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.
Излучение лазера 1, направл емое на светоделитель 2, делитс на измерительный и опорный световые пучки. Отраженные от отражателей 3 и 4 световые потоки Еи и Е0п пространственно совмещаютс на светоделителе 2 под углом дифракции а, задаваемым двойным оптическим клином 5, и направл ютс на модул тор 7, в котором посредством возбуждени генератором 13 через коммутор 12 излучател 8 создаетс бегуща ультразвукова волна (У38). После дифракции световых волн Еи и Е0п на V3B диафрагмой 9 отфильтровывают на блок 10 пространственно совмещенные пор дки дифракционного спектра: нулевой дифрак (ЛThe laser radiation 1, directed to the beam splitter 2, is divided into measuring and reference light beams. Reflected from the reflectors 3 and 4, the light fluxes Eu and E0p are spatially combined on the beam splitter 2 at a diffraction angle a given by the double optical wedge 5 and directed to the modulator 7, in which, by excitation of the generator 13, through the switch 12 of the emitter 8 a running ultrasound wave is created (Y38). After diffraction of the light waves Eu and E0p on V3B by the diaphragm 9, the spatially aligned orders of the diffraction spectrum are filtered onto the block 10: zero diffraction (L
СWITH
о о со соabout about with
0000
гоgo
ционный пор до измерительной световой воьны Ри(о) и любой из первых пор дков дифракции опорной световой волны Е0п(1). Блок 10 позвол т регулировать угол смещени пор дков дифракционного спектра, измен ющегос под действием положительной обратной св зи через коммутатор 12, обеспечива необходимый пространственный период между резкими изменени ми (срывами) частоты выходного сигнала, тем самым дает возможность варьировать разрешающую способность устройства.pore before the measuring light wave Pu (o) and any of the first diffraction patterns of the reference light wave E0p (1). Block 10 allows you to adjust the offset angle of the diffraction spectrum, changing under the influence of positive feedback through the switch 12, providing the necessary spatial period between abrupt changes (breakdowns) in the output signal frequency, thereby making it possible to vary the resolution of the device.
Пространственно совмещенные пор дки дифракционного спектра после блока 10 направл ютс на фотоприемник 11, формирующий выходной электрический сигнал с частотой, равной разности взаимодействующих частот пор дков дифракции Еи(о) и Е0п(1). Сигнал Увых поступает на вход частотного детектора 14, при помощи которого фиксируютс срывы частоты, и по каналу положительной обратной св зи через коммутатор 12 - на возбуждение излучател 8. Генератор 13 гармонических колебаний на частоте f0 и коммутатор 12 служат дл организации положительной обратной св зи . Генератор 12 обеспечивает возбуждение излучател в моменты нарушени оптической св зи в устройстве и в начальный момент работы.Spatially aligned orders of the diffraction spectrum after block 10 are directed to a photodetector 11, which forms an electrical output signal with a frequency equal to the difference between the interacting frequencies of diffraction orders Eu (o) and E0n (1). The Uwig signal is fed to the input of the frequency detector 14, by means of which frequency breakdowns are detected, and via the positive feedback channel through the switch 12, to the excitation of the emitter 8. The harmonic oscillator 13 at the frequency f0 and the switch 12 serve to arrange positive feedback. Generator 12 provides excitation of the radiator at the time of the breakdown of the optical communication in the device and at the initial time of operation.
Сущность способа заключаетс в следующем .The essence of the method is as follows.
Световые волны Еи и Е0п после взаимодействи с УЗ В и пространственной фильтрации описываютс упрощенными выражени миThe light waves Eu and E0p after interaction with ultrasound B and spatial filtration are described by simplified expressions.
-j( ±Ai o)t En(t) Еи(о) Р, (3)-j (± Ai o) t En (t) Eu (o) P, (3)
а выражение (2) на основании (3) записыва- егс какand the expression (2) on the basis of (3) is written as
ивых U0 sin (2 л (fM ± Д f))t, (A)Synthesize U0 sin (2 l (fM ± D f)) t, (A)
где ± Af ±v0 - частотный сдвиг выходного сигнала,where ± Af ± v0 is the frequency shift of the output signal,
Наличие положительной обратной св зи при изменении частоты выходного сигнала приводит к изменению согласно (4) частоты УЗ В в модул торе 7 вследствие конечной скорости распространени УЗВ Vy3B. достигающей координаты взаимодействи YO за врем , определ емое по формулеThe presence of positive feedback with a change in the frequency of the output signal leads to a change in accordance with (4) of the frequency of the ultrasound in modulator 7 due to the final propagation velocity of the ultrasound Vy3B. reaching the coordinate of the interaction YO for the time determined by the formula
Ат At
Уо Wo
VV
уз вbonds in
(5)(five)
Установлено, что между срывами частоты выходного сигнала существует линеч/ша зависимость от измер емого сдвига фаз 25 , описываема выражениемIt has been established that between the frequency breakdowns of the output signal, there is a lanech / dependence on the measured phase shift 25, described by the expression
f Кп рвх ,f KP rvh,
(6)(6)
1one
где Кп - коэффициент передачи Кп -д- where KP - transmission coefficient KP -d-
Угол дифракции интерферирующих световых волн определ етс следующим образомThe diffraction angle of the interfering light waves is determined as follows.
3535
а arcsinand arcsin
Еи(т,) Еи(о) IEu (t,) Ei (o) I
--/it- / it
Eon(t) Еоп(1) РEon (t) Eop (1) P
-j(l-fm)t-j (l-fm) t
где Еи(0) - нулевой пор док дифракции световой волны;where Eu (0) is the zero order of the diffraction of the light wave;
Еоп(1) - первый пор док дифракции световой волны;Eop (1) is the first order of diffraction of a light wave;
V0 - оптическа частота;V0 is the optical frequency;
fM -частота УЗ В.fM is the frequency of ultrasound V.
В результате фотосмещени разноча- стотных оптических компонент Еи(о) и Еоп{1) на выходе фотоприемника формируетс выходной сигнал, который описывает- с какAs a result of photo displacement of the optical optical components Eu (o) and Eop {1), an output signal is formed at the output of the photodetector, which is described as
ивых и081п2лтмт..(2)ivyh081p2ltmt .. (2)
Учитыва , что при перемещении контролируемого объекта возникает доплеров- ский сдвиг частоты (±Av0) измерительной световой волны, выражение (1) дл Ец(т.) принимает видTaking into account that when a controlled object moves, a Doppler frequency shift (± Av0) of a measuring light wave occurs, the expression (1) for Ец (m.) Takes the form
VvVv
где А-длина УЗВ, А .where A is the length of the UT, A.
TMTm
При изменении частоты выходного сигнала по (4) измен ютс частота УЗВ, длина УЗВ и угол дифракции а . При достижении частоты выходного сигнала определенного значени Af происходит срыв частотыWhen the frequency of the output signal is varied according to (4), the frequency of the RAS, the length of the RAS, and the diffraction angle a. When the frequency of the output signal reaches a certain value of Af, a frequency breakdown occurs.
вследствие ухода опорной световой волны за пределы устойчивого фотоприема. Блок 10 позвол ет задавать пространственный период между срывами частоты выходного сигнала посредством регулировани углаdue to the departure of the reference light wave beyond the limits of stable photoreception. Block 10 allows you to set the spatial period between interruptions of the output frequency by adjusting the angle
смещени дифракционных пор дков.shifts of diffraction orders.
Пространственный период между частотными срывами выходного сигналаThe spatial period between the frequency breakdown of the output signal
5555
I - ° ftf 4 п Vy,BI - ° ftf 4 n Vy, B
а фазовые сдвиги световой волны, соответствующей пространственному перио- ДУand the phase shifts of the light wave corresponding to the spatial period-DE
4,TL Формула изобретени Способ измерени изменени фазового сдвига световых волн, заключающийс в том, что направл ют на акустооптический модул тор опорную и измерительную световые волны, совмещают пор дки дифракции выходного спектра путем фотосмещени , преобразуют оптический сигнал в электрический в зоне фотосмещени , измер ют ча04, TL The invention The method for measuring the change in the phase shift of light waves, which consists of sending reference and measuring light waves to an acousto-optic modulator, combining the diffraction order of the output spectrum by photo-shifting, converting the optical signal into an electrical one in the photo-shifting zone, cha0
стоту электрического сигнала и измен ют частоту возбуждени акустооптмческого модул тора в зависимости от частоты электрического сигнала, отличающийс гем. что, с целью расширени диапазона измерений , выбирают угол между дифракционными пор дками, исход из требуемого диапазона измерений, фиксируют срыв колебаний частоты электрического сигнала, а об изменении фазового сдвига измерительной световой волны суд т по количеству срывов колебаний частоты.the frequency of the electrical signal and the excitation frequency of the acousto-optic modulator depending on the frequency of the electrical signal, varying heme. that, in order to extend the measurement range, the angle between the diffraction orders is chosen, based on the required measurement range, the breakdown of the oscillations of the frequency of the electrical signal is recorded, and the change in the phase shift of the measuring light wave is judged by the number of failures of the frequency oscillations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894729059A SU1693382A1 (en) | 1989-08-08 | 1989-08-08 | Method of measuring change of phase shift of light waves |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894729059A SU1693382A1 (en) | 1989-08-08 | 1989-08-08 | Method of measuring change of phase shift of light waves |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1693382A1 true SU1693382A1 (en) | 1991-11-23 |
Family
ID=21465792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894729059A SU1693382A1 (en) | 1989-08-08 | 1989-08-08 | Method of measuring change of phase shift of light waves |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1693382A1 (en) |
-
1989
- 1989-08-08 SU SU894729059A patent/SU1693382A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР Мг 1388721, кл. G 01 В Т1/00, 1987. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2001227911A (en) | Interference detecting apparatus and tomograph | |
SU1693382A1 (en) | Method of measuring change of phase shift of light waves | |
US3792422A (en) | Cameras for acoustic holography | |
JPH06186337A (en) | Laser distance measuring equipment | |
SU1499122A2 (en) | Arrangement for checking linear displacements | |
SU1191732A1 (en) | Device for checking angular displacements | |
SU399722A1 (en) | INTERFERENCE METHOD OF MEASUREMENT OF THE VALUE OF LINEAR AND ANGULAR DISPLACEMENTS | |
SU1265636A1 (en) | Optoacoustic frequency meter | |
SU1245884A1 (en) | Device for measuring geometric parameters | |
SU1580166A1 (en) | Apparatus for measuring shifts | |
SU1384949A1 (en) | Heterodyne-type device for measuring thickness of etched and spray-coated layers | |
SU1096496A1 (en) | Interferention method of measuring linear displacements | |
SU1413422A1 (en) | Acoustooptical displacement-measuring device | |
SU1388721A1 (en) | Method of measuring phase shift of light waves | |
SU301558A1 (en) | DEVICE FOR MEASURING SMALL VIBRATION DISPLACEMENTS | |
SU1601515A1 (en) | Device for checking displacements | |
SU987641A1 (en) | Acoustooptic radio signal correlator | |
SU1129545A1 (en) | Spectrum analyzer | |
RU1795304C (en) | Method of measuring amplitude of vibrations of mechanical objects and device for realization | |
SU1762318A1 (en) | High-speed process holographic recording method and device for the realization | |
SU1763882A1 (en) | Method and device for displacement heterodyne-interference measuring | |
SU1404811A1 (en) | Stabilized interferometer | |
SU1456772A1 (en) | Adaptive interferometer | |
RU2097710C1 (en) | Process of study of vibrations | |
SU1497451A1 (en) | Interferometer for measuring linear displacement of objects |