Лазерный измеритель вибрации

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3547360/24-28 (22) 31.01.83 (46) 30.03.86. Бюл. Ф 12 (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации (72) В.M.Çåìëÿíñêèé (53) 534.08(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 969084, кл. G 01 Н 1/00, 1981. (54) ЛАЗЕРНЫИ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ

:(57) Изобретение позволяет повысить помехоустойчивость измерений эа счет увеличения угловой апертуры отражен„„Я0„„1221502 А ного излучения. Лазерный измеритель снабжают светоделителем 3, образующим второй луч 4, элементом 9 сдвига частоты, зеркалом 10 с отверстиями, через которые проходят первый и второй лучи, линзой 11 для фокусировки и сбора отраженных от объекта исследования лучей, второй линзой 11, собирающей отраженные от зеркала 10 лучи и фокусирующие их на фотоприемник 14, сигнал с которого проходит через регистрационно преобразующую схему на индикатор 26.1 ил., 2 З.п. ф-лы.

1221.(. 2

И sor)peтение аз носится к измери-тельной технике и может быть использ))HH((() лля измереехия ямплитудь(и чяс таты в тб(>япии дпффуэна отражающей (тон() (зх((ас (и:

Целью изобретения является повы(IOMPXOQ CTO((HHHOCTH.

Пя чертеже представлена блок-схема лазерного измерителя вибрации.

Лазерный измеритель вибрации содержит лазер 1, излучающий линейно поляризованный луч 2, светадепитель 3, с помощью которого луч 2 преобразуется в луч 4, вращатель 5 плоскости поляризации, генератор 6 высокой частаты.. .один из выходов которого подклю-:.ен к входу вращателя 5 т(лоскости поляризации,, четвертьволновую пластину 7. зеркало 8, установленное под

) 0 углам «.5 к лучу 4, элемент 9 сдвига частоты, в-.îðîå зеркало 10 с. двумя отверстиями, расположенное под углом

45 к лучам 2 и 4, линзу 11,, направляющую лучи 2 и 4 HB объект 12 измерения с диффуэарно рассеивя((т(цей свет поверхностью, вторую линзу 13, фотаприемник 14,, паласовые фильтры 1(5, 16, смеситель 17, частотные дискри-миназоры 18,„ 19 9ди(1зяеренцияльный усилитель 20, частат(ый детектор 21. пиковый детектор 22, усил(гтели 23 и 24, измеритель 25 отношении напряжений, цифровые вальтмегр ?6 и частотомер 27

Измеритель работает следующим абРЯЗОМ °

Лазер 1 излучает линейно поляри-. зованный луч 2 с частотой я, кото-. рый светоделитель 3 преобразует в луч 4. Луч 2- поступает на вход вращателя 5 плоскости поляризации, состоящего, например, из последовательно установленных четвертьволновай пластины и электрооптического кристалла (не показан), помещенного во вращающееся электрическое поле. Вращающееся электрическое поле создается путем приложения к,двум парам взаимно артогональных пластин (не показаны),. расположенных с(мметрично относительно оси третьего порядка кристалла, напряжения, соответствующего четвертьь-. волновому запаздыванию в квадратуре на частоте, например, 3 ы, ат одного выхода генератора 6. На выходе вращателя 5 плоскости поляризации установлена четвертьвалновая пластина 7, преобразующая луч 2 в два взаимно ортогональных линейно поляризованных lO

26

Q «(3((35

«(()

«; ()

5 ) Лу (ÿ С раэЛИЧ((ЫМИ ЧЯС TOтЯМИ (д И Сд 4

«т

-(- 3(з(. Луч 4, отразившись от зеркала направляется н". вход элемента 9

СДВГт а ЧЯСттотЫ, KOTOP()(A СОСтант, например, из последовательно установленных четвертьвалновай пластины и вращяюшейся палуволновой пластины.

Если электрааптическ(Ф кристалл с ось(с симметрии третьего порядка, ориентированной в направлении распространения луча 4, поместить Но вращаютцееся электрическое пале, соответствующее полуволнавому запаздыванию, то образуется вращаюшаяся полуволновая пластина. Причем вращающееся электрическое поле создается путем приложения к двум парам взаимно ортоганальных электродов, напь(пенных на грани кристалла, двух напряжений в квадратуре на часто-е, например, сд, От другого выхода генератора 6.

На выходе элемента 9 сдвига частоты образуется пучок, и(еющий круговое состояние поляризации и частоту

Ыо+ M . Для обеспечения сдвига частоты на величину СО,. в схеме может быть также использована акустоаптическая частотосдвигающая ячейка Брег= га с установкой на ее выходе чет-. вертьволновай пластины, предназначенной для получения луча с круговой поляризацией: Далее параллельные лучи

2 и 4, пройдя отверстия в зеркале 10, фокусируются линзой 11 в локальной области диффузно рассеивающего -.-,"-:úåêта 12, который колеблется вдоль асН.

) (Q«) Р П.".) НДИК )т т(Я Ри ай «-; (() Итт w СК OfI а С т

ООЪЕКТИВЯ ПО ГЯРМОНИЧЕСКат((т Зат Оитт

A. = Аоззпо . Рассеянное колеблюптимся объектом излучение., промадулированное по частоте вследствие эффект-:

Доплера, собирается линзой 11 в атно сительно большом телесном угле, отразившись ат зеркала 10, направляется т . О* О)сй линз ОЙ 13 на Йататттзт(е(«(ник 14 р«-зульт я р опт ическа (о . еж еродинирсвания на выходе фотоприемника 14

Образуется переменная сос-:,авляюшая фатотока, представляющая яддигивную смесь двух равных по амг(литуде сигI" HJIOH „ИМЕЮЩИХ D tgJIH|(:;p P . "ЯСЗ" O т ( я; (;a, (:тли;„» — т) () „) r,> -- ««з ... (. -- -- (,, -" г (ЛЯЮтСЯ Па OCOВЬ(МИ фИЛ-..= "O«:(IH адин из которых (5 настроен :..:;: ((Ясущую частОту (т() „ а другОй 1(6 — на частоту 2 Ю((Ы, в 63) ), Сигнал с выхода полосового фильтра 15 паступа-1 ет на первый вход смесителя 17, на. Составитель Б. Лопухин

Редактор М. Келемеш Техред О.Гартвай Корректор А. Ференц

Заказ 1603/47 Тираж 507 Подписное

ВНИИПИ Госуцарственного ко;. †.;тетя СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Ряушскяя наб., д. ;!5

Филиал ППП "Патент", г. У ггород, ул, Проектная, 4

3 12 второй вход которого подается сигнал, имеющий частоту 4),, с выходя генера-! тора 6. На выходе смесителя 17 выделяется сигнал с частотой 4) — ь)

Сигналы с выхода смесителя 17 и полосового фильтра 16 поступают на входы частотных дискриминаторов 18, 19 и далее на дифференциальный усилитель

20, где происходит удвоение сигнала при одновременном уменьшении шумов лазера, поскольку полезные сигналы на вьгходе частотных дискриминаторов

18 и 19 имеют одинаковую амплитуду и частоту, но находятся в противофазе.

Сигнал с выхода дифференциального усилителя 20 поступает на вход частотного детектора 21 с усилителем 23, на выходе которого сигнал пропдрционален частоте колебаний объекта 12, и на вход пикового детектора 22 с усилителем 24. На выходе последнего сигнал пропорционален амплитуде и частоте вибрации объекта 12. Далее сигналы с выходов усилителей поступают на измеритель 25 отношения напряжений, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний объекта 12, регистрируемый цифровым вольтметром 26. Сигнал на выходе дифференциального усилителя 20 имеет частоту, равную частоте вибрации И, которая измеряется цифровым частотомером 27.

Формула изобретения,1.Лазерный измеритель вибрации,содержащий лазер, последовательно расположенные по ходу луча лазера вращатель плоскости поляризации, четвертьволновую пластину и фотоприемник, генератор, одним из выходов подключенный к входу вращателя плоскости поляризации, частотомер, измеритель отношения напряжения, вольтметр, 2 1 50 7 4 подкг) п)ч ел пыл". к е го вьгходу, диффере нцияльный ус плит ель, двя ча стотных дискриминатора, выходами соединеншte с соответствующими входами дифферен— цияльного усилителя, выход которого соединен с измерителем отношения напряжений через параллельно связанные по входам частотный и пиковьпг детекторы и соответствующие усилители, подключенные к их выходам, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппешш помехоустойчивости, он снабжен светоделителем, установленным между лазером и вращателем плоскости поляризации, образующим луч, последовательно установленными по ходу второго луча зеркалом и элементом сдвига частоты, вторым зеркалом с двумя отверстиями для прохождения лазерного и второго лучей, линзой, установленной после второго зеркала, второй линзой, установленной по ходу отраженных от второго зеркала лучей и перед фотоприемником, смесителем и двумя полдсовыми фильтрами, входами подключенными к фото-. приемнику, я выходами †. к входам частотных дискриминаторов, один— через смеситель, другой — непосредственно, а другой выход генератора подключен к второму входу смесителя и элементу сдвига частоты.

2. Измеритель по п, 1, о т л ич я ю шийся тем, что элемент

35 сдвига частоты выполнен в виде последовательно установленных четвертьволновой пластины и электрооптического кристалла, помещенного во вра40 щающееся полуволновое электрическое поле.

3. Измеритель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что элемент сдвига частоты выполнен в виде ячейки Брегга и четвертьволновой пластины.