SU1696890A1

SU1696890A1 - Способ измерени амплитуды колебаний и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1696890A1
Application number: SU894772678A
Authority: SU
Inventors: Николай Викторович Морозов; Вадим Викторович Солодов
Original assignee: Мелитопольский Институт Механизации Сельского Хозяйства
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1991-12-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено дл измерени амплитуды колебаний диффузно отражающих объектов методами когерентной оптики. Целью изобретени вл етс повышение информативности путем измерени как нормальной, так и тангенциальной составл ющей амплитуды колебаний. Излучение от лазера 2 фокусируетс на опорную 5 и исследуемую 12 поверхности, Из нормального отраженного излучени формируют интерференционную спекл-кар- тину, изменение интенсивности которой регистрируетс фотоприемником 6. Путем отражени от зеркал 8 и 9 формируетс интерференционна картина, образованна излучением, отраженным от исследуемой поверхности 12 в противоположных направлени х под углом п /4. Изменение интенсивности этой картины регистрируетс фотоприемником 11, Выходы фотоприемников 6 и 11 соединены с блоком 7 регистрации , в котором вычисл ютс значени тангенциальной и нормальной составл ющих амплитуды колебаний. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения нормальной и тангенциальной составляющих амплитуды колебаний диффузно отражающих объектов методами когерентной оптики.

Цель изобретения - повышение информативности за счет определения, помимо нормальной составляющей, также тангенциальной составляющей амплитуды колебаний.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ измерения амплитуды колебаний; на фиг.2 -- взаимное расположение освещающего и отраженных пучков, поверхности объекта и вектора амплитуды колебаний.

Устройство для измерения амплитуды колебаний диффузно отражающей поверхности содержит вибровозбудитель 1, источник 2 когерентного излучения - лазер, объектив 3, установленный на пути лазерного пучка, первый светоделитель 4, опорную поверхность 5, первый фотоприемник 6. блок 7 регистрации, зеркала 8 и 9, установленные параллельно вдоль оптической оси объектива 3, второй светоделитель 10, установленный на пути пучков, отраженных от зеркала 8 и 9, второй фотоприемник 11, выход которого связан с входом блока 7 регистрации.

На фиг.1 показан также исследуемый объект 12.

Способ осуществляется следующим рбразом.

Излучение лазера 2 фокусируется с помощью объектива 3 на поверхность объекта 12 и опорную поверхность 5. С помощью первого светоделителя 4 в пространстве регистрации первого фотоприемника 6 формируется интерференционная спекл-структура, образованная волнами, отраженными нормально от исследуемой и опорной поверхностей. Изменение интенсивности указанной интерференционной спекл-картины во времени регистрируется первым фотоприемником 6, выход которого связан с входом блока 7 регистрации, и таким образом проводится измерение нормальной составляют,ей амплитуды колебаний диффузно отражающего объекта.

Одновременно с помощью зеркал 8 и 9 и второго светоделителя 10 в пространстве регистрации второго фотоприемника 11 формируется вторая интерференционная 5 спекл-картина, образованная двумя волнами, отраженными от исследуемого объекта 12 в противоположных направлениях под углом л /4 к нормали поверхности. Изменение интенсивности второй интерференционной спекл-струкгуры во времени регистрируется вторым фотоприемником 11, выход которого также электрически связан с блоком 7'регистрации.

Интенсивность интерференционной спекл-картины. образованной двумя волнами, отраженными от исследуемой точки симметрично под углом π /4 к нормали поверхности, а значит, и напряжение электри'10 ческого сигнала на выходе фотоприемника следующим образом зависит от оптической разности хода Δ интерферирующих волн:

U (t) = U ocos д ) где Uo ~ максимально возможная амплитуда электрического сигнала;

λ- длина волны излучения используемого лазера.

В случае, когда исследуемая точка со20 вершает тангенциальные гармонические колебания at (t) = atsin(2 π ft + a), где at, f, a - амплитуда, частота и фаза измеряемых механических колебаний соответст25 венно в плоскости, перпендикулярной оптической оси освещающего пучка, и регистрируется интенсивность интерференционной спекл-картины, образованной волнами, отраженными от исследуемой том30 ки А поверхности под углом π/4 к оптической оси в противоположных направлениях (фиг,2), оптическая разность хода следующим образом зависит от времени:

Δ (t) — Via t sin (2 π f t -f- a) + Δ ₀ , где Δ_ο = const - начальная разность хода интерферирующих волн.

Напряжение электрического сигнала на выходе фотоприемника следующим образом зависит от параметров механических, колебаний:

U (t) = U о cos [^~ V2 a , sin (2 л f t + + α) +φ], от где φ =-χ—Δо ” начальная разность фаз. которая устанавливается равной л /2.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет одновременно с измерением нормальной составляющей колебаний измерять и at - тангенциальную составляющую колебаний диффузно отражающей поверхности,

Claims

Формула изобретения

1. Способ измерения амплитуды колебаний, заключающийся в том, что разделяют когерентное излучение на два пучка, фокусируют их соответственно на исследуемую и опорную поверхности, формируют из волн, отраженных нормально от поверхностей, интерференционную спекл-картину и по изменению интенсивности этой картины определяют нормальную составляющую амплитуды колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности за счет, определения, помимо нормальной составляющей, также и тангенциальной составляющей амплитуды колебаний, формируют из волн, отраженных в точке фокусировки на исследуемой поверхности в противоположных направлениях под углом я/4 к нормали поверхности, дополнительную интерференционную спекл-картину и по изменению интенсивности этой картины определяют тангенциальную составляющую амплитуды колебаний.
2. Устройство для измерения амплитуды колебаний, содержащее источник когерентного излучения, расположенные по ходу излучения объектив и светоделитель, предназначенный для формирования опор- 20 ного и измерительного каналов, размещенную в опорном канале опорную поверхность и установленный в выходном пучке фотоприемник и блок регистрации, вход которо5 го электрически связан с выходом фотоприемника, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности за счет определения, помимо нормальной составляющей, также и тангенциальной со10 ставляющей амплитуды колебаний, оно снабжено двумя зеркалами, установленными в измерительном канале и ориентированными параллельно одно другому и оптической оси канала, дополнительным 15 светоделителем, оптически связанным с зеркалами, и установленным по ходу излучения за дополнительным светоделителем дополнительным фотоприемником, выход которого электрически связан с входом блока регистрации.

Составитель В.Бахтин Редактор И.Шулла Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 4297 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул.Гагарина, 101