Лазерный измеритель вибрации

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения параметров диффузной поверхности. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и точности за счет оптического гетеродинирования сигнала. Измеритель вибрации содержит лазер 1, призму 3, делящую луч на два луча, зеркало 6, светоделитель 1, генератор 12, зеркало 17, объектив 18, объект измерения 19, светоделитель 21, фильтр 22, линзу 23. Прямые и отраженные от объекта 19 лучи формируются указанными выше элементами и попадают на фотоприемники 20 и 27,; сигналы с которых через дискриминаторы 28 и 29, усилители 30, ЗА и 35, детекторы 32 и 33 поступают на частотомер 31 и вольтметр 37. 1 ил. (Л С ел « 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU«1254313 (51) 4 G 01 Н 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий (2 i ) 3592 136/24- 28 (22) 06.05.83 (46) 30.08.86. Бюл. В 32 (71} Киевский ордена Трудового

Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации (72) В.M. Землянский и В.П. Клочков (53) 534.08(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1221502, кл. С 01 Н 13/00, 1983. (54) ЛАЗЕРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения параметров диффузной поверхности. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и точности за счет оптического гетеродинирования сигнала. Измеритель вибрации содержит лазер 1, призму

3, делящую луч на два луча, зеркало 6, светоделитель 7, генератор 12, зеркало 17, объектив 18, объект измерения 19, светоделитель 21, фильтр 22, линзу 23. Прямые и отраженные от объекта 19 лучи формиру ются указанными выше элементами и попадают на фотоприемники 20 и 27,. сигналы с которых через дискриминаторы 28 и 29, усилители 30, 34 и 35, детекторы 32 и 33 поступают на частотомер 31 и вольтметр 37. 1 ил.

1254313

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения параметров диффуэно рассеивающей поверхности.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и точности.

На чертеже представлена блоксхема измерителя.

Схема включает двухволновый лазер 1, излучающий пучок 2 на дли— нах волн h, и h, диспергирующую призму 3, с помощью которой осуществляется пространственное разделение лучей 4 и 5, причем луч 5 имеет длину волны h,,,а луч 4 два поворотных зеркала 6, светоделитель 7, делящий луч 4 на два луча

8 и 9, неподвижное зеркало 10, устройство 11 сдвига частоты,, генератор 12 высокой частоты с двумя выходами, расщепитель 13, делящий луч 5 на два луча 14 и 15, устройство 16 сдвига частоты, зеркало 17 с четырьмя отверстиями, фокусирующий объектив 18, диффузно рассеивающий свет объект 19 измерения, рассеянный пучок 20, второй светоделитель

21, интерференционный светофильтр на h, — 22, интерференционный светофильтр Hà h -23, линзы 24 и 25, фотоприемники 26 и 27, частотные дискриминаторы 28 и 29, дифференциальный усилитель 30, цифровой частотомер 3 1, частотный детектор 32, пиковь)й детектор 33, усилители 34 и 35, измеритель 36 отношения напряжений и вольтметр 37.

Измеритель работает следующим образом.

Двухволновой лазер 1 излучает пучок 2, который с помощью диспергирующей призмы 3 делится на два пространственно разделенных луча 4 и 5.

Причем луч 5 имеет длину волны а луч 4 — длину волны A . Луч 4, отразившись от поворотного зеркала 6, делится светоделителем 7 на два луча

8 и 9. Луч 8 с помощью устройства

11 сдвига частоты, подключенного к генератору 12, смещается по частоте на величину Я,. Далее равные по интенсивности лучи 8 и 9, расположенные параллельно: и симметрично относительно оптической оси схемы, пройдя через отверстия в зеркале 17, фокусируются объективом 18 на диффуэно рассеивающей поверхности объекта

19 измерения. Объект 19 измерения колеблется вдоль оси, расположенной перпендикулярно оптической оси схемы по гармоническому закону 4 з п 11. Рассеянное колеблющимся объектом излучение, промодулированное по частоте вследствие эффекта

Доплера, собирается объективом 18 в большом телесном угле, отражается от зеркала 17 и, пройдя светоделитель 21, интерференционный светофильтр 22 на длину волны h,, фокусируется линзой 23 на фотоприемник

26. В результате оптического гетеродинирования на выходе фотоприемника 26 образуется переменная составляющая сигнала на частоте

Луч 5, отразившись от зеркала 6, делится расщепителем 13 на два луча

14 и 15, которые расположены симметрично и параллельно относительно оптической оси схемы. Причем луч 15 ,с помощью устройства 16 сдвига частоты, подключенного к генератору )2, смещается по частоте на величину, далее равные по интенсивности лучи

14 и 15, пройдя через отверстия в зеркале 17, фокусируются объективом

18 на колеблющемся объекте 19. Рассеянное излучение, промодулированное по частоте вследствие эффекта Доплера, после отражения от зеркала 17 и светоделителя 21 и прохождения интерференционного фильтра на Л фокусируется линзой 25 на фотоприемник 27. В результате оптического гетеродинирования на выходе фотоприемника образуется переменная составляющая сигнала на частоте

Я -M>z(f) (или Я, + Й) ). Если схема съюстирована таким образом, что выполняется условие.

Q = 2 arcsint, sin ), И

Л 2 то -деплеровские сдвиги частот д

Я равны между собой, ) = ы> - uJ

1 т.е. на выходе фотоприемнйка 26 будет сигнал на частоте Я + <> (t), а на выходе фотоприемника 27 — сигнал на частоте Я.,- 1)(t)

Сигналы с .выходов фотоприемников

26 и 27 поступают на входы частотных дискриминаторов, настроенных на частоту Я,, и далее на дифференциаль1254313

Формула изобретения

Составитель В.Лопухин

Техред М. Ходанич

Редактор А.Гулько

Корректор А. Обручар

Заказ 4710/44

Тираж 507 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ный усилитель 30, где происходит удвоение сигнала при одновременном уменьшении шумов лазера, поскольку полезные сигналы имеют, при сОответствующей настройке схемы, одинаковую амплитуду и частоту, но находятся в противофазе. Сигнал на выходе дифференциального усилителя 30 име— ет частоту, равную частоте вибрации, которая измеряется частотомером 31. 10

Сигнал с выхода дифференциального усилителя поступает на вход частотного детектора 32 с усилителем 34, на выходе которого формируется сиг-, нал, пропорциональный частоте виб- t5 рации, и на вход пикового детектора

33 с усилителем 35. На выходе последнего сигнал пропорционален амплитуде и частоте вибрации объекта 19.

Далее сигналы с выходов усилителей поступают на измеритель 31 отноше- . ния напряжений, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний объекта 19, регистрируемый вольтметром 37. 25

Лазерный измеритель вибрации„ содержащий лазер, последовательно рас- Зп положенные по ходу луча первый светоделитель, первое зеркало, первое устройство сдвига частоты, второе зеркало, две фокусирующих линзы, фотоприемник, генератор, один из выходов которого подключен к первому устройству сдвига частоты, частотомер, измеритель отношения напряжения, вольтметр, дифференциальный усилитель, два частотных дискримина- 40 тора, выходами соединенных с соответствующими входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с частотомером и с измерителем отношения напряжений через параллельно связанные по входам частотный и пиковый детекторы и соответствующие усилители, подключенные к их выходам, а вьгход измерителя отношения напряжения соединен с вольтметром, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности, он снабжен .призмой, двумя поворотными зеркалами, расщепителем, вторым устройством сдвига частоты, вторым светоделителем, двумя интерференционными фильтрами, третьей фокусирующей линзой, призма установлена на выходе лазера и образует два луча, по ходу которьгх установлены поворотные зеркала, расщепитель установлен по ходу второго луча и образует третий и четвертый лучи, второе устройство сдвига частоты подключено к генератору и установлено по ходу четвертого луча между расщепителем и вторым зеркалом, выполненным с четырьмя отверстиями для прохода четырех лучей, второй светоделитель и первый интерференционный фильтр установлены между вторым зеркалом и второй линзой, второй интерференционный фильтр и третья фокусирующая линза установлены в отраженном излучении после второго светоделителя; вторым фотоприемником,принимающим сфокусированное излучение третьей линзы, а фотоприемники подключены к соответствующим входам частотных дискриминаторов.