SU1765768A1

SU1765768A1 - Способ определени продольного смещени вращающихс диффузно-рассеивающих объектов

Info

Publication number: SU1765768A1
Application number: SU904809872A
Authority: SU
Inventors: Сергей Константинович Дик; Игорь Владимирович Мархвида; Леонид Иванович Рачковский; Леонид Викторович Танин
Original assignee: Белорусский научно-исследовательский институт неврологии, нейрохирургии и физиотерапии; Институт физики АН БССР
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1992-09-30

Abstract

Использование изобретение относитс к спекл-оптике, в частности к измерительной технике, и может найти применение дл определени продольного смещени диф- фузно-рассеивающих объектов в машиностроении , биологии и т.д Лазерным пучком с заданной степенью расходимости освещают диффузно-рассеивающий объект, движущийс с некоторой скоростью в направлении , перпендикул рном оси распространени пучка, и наход щийс на некотором рассто нии от фокуса линзы. Движение объекта приводит к изменени спекл-пол , образованного рассе нным от этого объекта когерентным излучением. С помощью фотоэлектрического датчика регистрируют и преобразуют флуктуации интенсивности спекл-пол в электрический сигнал, который анализируют путем разложени полученного электрического сигнала в спектр, Регист- рируют амплитуду А спектральной гармоники в спектре флуктуации интенсивности спекл-пол от диффузно-рассеиваю- щего объекта, наход щегос в положении, характеризуемом координатой ZL Затем объект смещают в направлении распространени лазерного пучка и регистрируют амплитуду А спектральной гармоники флуктуации интенсивности спекл-пол от диф- фузно-рассеивающего объекта в положении 2.2, далее Zs, 2. Произведенные измерени зависимости амплитуды спектральной кривой от продольного смещени исследуемого объекта позвол ют получить калибровочную кривую, с помощью которой можно определить продольное смещение объекта. На отдельных участках изменение амплитуды спектральной гармоники пр мо пропорционально продольному смещению объекта 4 ил сл С vj Qv СЛ vj О 00

Description

Изобретение относитс к спекл-оптике, в частности к измерительной технике, и может найти применение дл определени продольного смещени диффузно-рассеи- вающих объектов в машиностроении, биологии и других отрасл х науки и техники,

Известен способ определени рассто ни до движущегос объекта, включающий

освещение объекта когерентным излучением , формирование двух оптических сигналов из рассе нного излучени с последующей их фоторегистрацией 1.

Недостатком данного способа вл етс необходимость проведени сложной пространственной фильтрации с помощью когерентно-уложенного волоконно-оптического фильтра, а также необходимость формировани двух сигналов, сравниваемых при помощи дифференциального усилител .

Наиболее близким по технической сущ- ности к за вл емому объекту вл етс способ определени продольного смещени движущихс диффузно-отражающих объектов , включающий освещение объекта когерентным излучением с заданной степенью расходимости, частотную модул цию полученного рассе нного спекл-пол и фотоэлектрическую регистрацию 2.

Однако извэстный способ не позвол ет определ ть продольное смещение объек- та.

Целью изобретени вл етс расширение диапазона измерени продольного смещени объекта.

Цель достигаетс тем, что в способе оп- ределени продольного смещени диффуз- но-рассеивающих объектов путем освещени объекта когерентным излучением с заданной степенью расходимости, фотоэлектрической регистрации спекл-пол , образованного рассе нным от исследуемого объекта излучением, и анализа электрического сигнала, отличием вл етс то, что анализ электрического сигнала осуществл етс путем разложени его в спектр и опреде- ление продольного смещени диффузно- рассеивающего объекта производ т по амплитуде спектральной гармоники.

Способ осуществл ют следующим образом .

Лазерным пучком с заданной степенью расходимости от лазера 1 освещают диф- фузно-рассеивающий объект 2, движущийс с некоторой скоростью V в направлении, перпендикул рном оси распространени пучка, и наход щийс на рассто нии Z от . фокуса линзы 3 (фиг. 1 и 2), Диаметр освещаемого участка поверхности диффузно-рассе- ивающего объекта - а, ширина перет жки - го, Движение объекта приводит к изменению спекл-пол , образованного рассе нным от этого объекта когерентным излучением. С помощью фотоэлектрического датчика 5, расположенного на рассто нии R от исследуемого объекта, через полевую диафрагму 4 регистрируют и преобразуют флуктуации интенсивности спекл-пол в электрический сигнал,который поступает на анализатор 6 спектра, посредством которого производ т разложение полученного элект- рического сигнала в спектр. С целью оптимальной работы устройство необходимо, чтобы размер полевой диафрагмы 4 фотоэлектрического датчика 5 был соизмерим с размером единичного спекла.

Регистрируют амплитуду А спектральной гармоники в спектре флуктуации интенсивности спекл-пол от диффузно- рассеивающего объекта, наход щегос в положении, характеризуемом координатой Zi. затем объект смещают в направлении распространени лазерного пучка и регистрируют амплитуду А спектральной гармоники флуктуации интенсивности спекл-пол от диффузно-рассеивающего объекта в положении Z2, далее 2з, ZA и т.д.

Перемещение исследуемого объекта в продольном направлении приводит к изменению геометрических параметров схемы, таких как размер освещаемой зоны на поверхности этого вращающегос объекта, что вызывает изменение размеров спеклов. Изменение геометрических параметров схемы приводит также к изменению радиуса кривизны волнового фронта освещающего пучка, что вызывает изменение скорости пробегани спеклов через апертуру фотоэлектрического датчика и скорости декор- рел ции спеклов. В результате этого происходит изменение амплитуды А спектральной гармоники флуктуации интенсивности рассе нного спекл-пол .

Произведенные измерени зависимости амплитуды спектральной кривой от продольного смещени исследуемого объекта позвол ют получить калибровочную кривую , с помощью которой можно определить продольное смещение объекта. На отдельных участках измерение амплитуды спектральной гармоники пр мо пропорционально продольному смещению объекта.

В общем виде огибающую спектра флуктуации интенсивности динамического спекл-пол , образованного при рассе нии лазерного гауссового пучка на движущемс диффузно-рассеивающем объекте, можно выразить следующим соотношением:

vJtУ 9

fw -Tj- Тс exp(-w тс ),

где тс посто нна времени, котора вл етс функцией продольной координаты Z. Экспериментальна зависимость fw представлена на фиг. 3. Оптимальным дл регистрации продольного смещени вл етс пр молинейный участок данной кривой.

Применение изобретени по сн етс конкретным примером.

Исследовалась возможность определени продольного смещени вращающегос диффузно-пропускающего диска путем регистрации изменени амплитуды спектральной гармоники спекл-пол , образованного рассе нным от излучаемого объекта лазерным излучением, на частоте вращени при смещении объекта в продольном направлении . Частота вращени диска равна 60 Гц. Рассто ние от оси вращени до центра освещаемого участка диска равно 45 мм. Фокусное рассто ние линзы - 11 см. Размер отверсти полевой диафрагмы равен 120 мкм.

Полученные данные приведены на графиках фиг. 3 и 4. Дл схемы измерени продольного смещени диффузно-рассеи- вающих объектов (фиг. 1), имеющей геомет- рические параметры освещающего пучка, изображенные на фиг. 2, произведенные измерени позвол ют получить калибровочную кривую (фиг. 3), с помощью которой можно определить величину продольно- го смещени объекта. На фиг. 3 показано изменение амплитуды спектральной гармоники (частота 60 Гц) флуктуации интенсивности спекл-пол от фазового диска при смещении его в продольном направлении. На фиг. 4 показан участок калибровочной кривой, на котором изменение амплитуды пр мо пропорционально продольному смещению объекта.

Изобретение позвол ет расширить диа- пазон измерени продольного смещени

диффузно-рассеивающего объекта в сравнении с прототипом на пор док.

Таким образом, за вл емый способ позвол ет расширить диапазон измерени продольного смещени объекта.

Claims

Формула изобретени

Способ определени продольного смещени вращающихс диффузно-рассеиваю- щих объектов путем освещени объекта когерентным излучением с заданной степенью расходимости, фотоэлектрической регистрации спекл-пол , образованного рассе нным от объекта излучением, и анализа электрического сигнала, отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона измерений продольного смещени объекта, анализ электрического сигнала осуществл ют путем разложени его в спектр и определение продольного смещени диффузно-рассеивающего объекта производ т за счет измерени амплитуды спектральной гармоники на частоте вращени объекта по соответствующей калибровочной кривой.

Фиг Л

t 6 8 10 72 74 IS 18 20 22 21 26 28 зЛгТ,сп

Физ.З

7

a

r

u

Z2Z;

Фиг. 2

А,м8

285

295 2, п