Устройство для измерения длительности одиночных световых импульсов

 

Сущность изобретения: устройство содержит оптически согласованные источник 1 измеряемого светового импульса, линию оптической задержки, регистрирующее устройство 5 и дополнительно введенные пороговый элемент 6 и счетчик 7 импульсов причем регистрирующее устройство выполнено в виде фотоприемника, а линия оптической задержки - в виде пучка световодов разной длины с общими входной и выходной апертурами, в котором длина наименьшего световода выбирается равной L1=v t1, где v - скорость распространения света в световоде; t1 - выбранная единица измерения длительности светового импульса. Общее количество световодов выбрано равным n = T/t1, где n - общее количество световодов; T - максимальная длительность измеряемого импульса, а длина каждого последующего световода выбрана равной где i - порядковый номер световода; Li - длина i-го световода. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длительности одиночных световых импульсов, прежде всего в системах лазерной техники. Цель изобретения расширение диапазона измерения при одновременном упрощении изготовления и повышении надежности устройства. На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения длительности одиночных световых импульсов; на фиг.2 временная диаграмма, поясняющая работу устройства. Устройство содержит: источник 1 измеряемого светового импульса, линию оптической задержки 2, выполненную в виде пучка световодов разной длины и имеющую входную 3 и выходную 4 апертуры, регистрирующее устройство 5, выполненное в виде фотоприемника, пороговый элемент 6, счетчик 7 импульсов. Оптический выход источника 1 измеряемого светового импульса оптически связан с входной апертурой 3 линии оптической задержки 2; ее выходная апертура 4 оптически связана с оптическим входом фотоприемника 5; электрический выход последнего связан с электрическим входом порогового элемента 6; электрический выход порогового элемента 6 связан с электрическим входом счетчика 7 импульсов. В данном устройстве измерение осуществляется благодаря выполнению следующих зависимостей. Световоды, в особенности изготовленные на основе кварцевого волокна, обладают очень высоким постоянством физических свойств. В частности, их относительные диэлектрические и магнитные проницаемости являются строго постоянными величинами. Поэтому скорость распространения светового импульса в световоде, определяемая по формуле v где с скорость света в вакууме, является также постоянной величиной. Таким образом, время задержки светового импульса в световоде будет определяться только длиной последнего (L), что позволяет получать очень высокую точность в определении времени задержки, определяемой по формуле t L/v. Формирование секционированной линии задержки в виде пучка световодов с общими входной и выходной апертурами осуществляется из следующих расчетов. Длину самого короткого световода определяют по формуле L1 v . t1, где t1 выбранная единица времени для измерения длительности светового импульса. Длину каждого последующего световода пучка определяют по формуле Li= +L1 где i порядковый номер световода. Выполнение указанных зависимостей позволяет получить на оптическом входе фотоприемника последовательность оптических импульсов, общее количество которых однозначно определяет длительность измеряемого импульса в выбранных единицах измерения. В данном устройстве входная апертура 3 предназначена для одновременного ввода в каждый световод линии оптической задержки 2 измеряемого оптического импульса, а выходная апертура 4 для его вывода на регистрирующее устройство 5 в виде фотоприемника, который преобразует поступающие на него оптические импульсы в электрические; пороговый элемент 6 предназначен для повышения помехоустойчивости, так как он передает на счетчик только импульсы с амплитудой не ниже установленного порога; счетчик 7 предназначен для подсчета числа импульсов. Устройство работает следующим образом. Световой импульс из источника 1 через входную апертуру 3 одновременно поступает на входы всех световодов линии задержки 2, затем благодаря специальному выбору длин световодов выходная апертура 4 создает на оптическом входе фотоприемника 5 последовательность оптических импульсов, которая, по существу, и представляет результат измерения, однако для удобства пользования и повышения помехоустойчивости она преобразуется фотоприемником в последовательность электрических импульсов и через пороговый элемент 6 поступает на счетчик 7, где и фиксируется как результат измерения. На временной диаграмме, поясняющей работу устройства (фиг.2), приняты следующие обозначения: tx измеряемый световой импульс; 1-9 временное положение световых импульсов на выходах световодов линии оптической задержки; ФП последовательность оптических импульсов на входе фотоприемника. Пусть требуется измерить длительность одиночных световых импульсов с максимальной длительностью 9 временных единиц (вр.ед.), Т 9 вр.ед. с точностью до 1 вр.ед. Таким образом, время задержки первого световода будет равным t1 1 вр.ед. Определяют необходимое количество световодов: n T/t1 9. Длину наименьшего световода определяют в единицах длины (ед. дл.): L1 v . t1 1 ед.дл. Аналогичным образом определяют и длины остальных световодов, при этом используется формула Li (i2-i)/2+L1, L2 2 ед.дл. L5 11 ед.дл. L8 29 ед.дл. L3 4 ед.дл. L6 16 ед.дл. L9 37 ед.дл. L4 7 ед.дл. L7 22 ед.дл. Предположим, что на вход устройства поступает световой импульс длительностью tx 4 вр.ед. его временное положение согласно принятым обозначениям показано на фиг.2. В результате выходная апертура линии оптической задержки сформирует на оптическом входе фотоприемника последовательность из пяти оптических импульсов. Таким образом, в счетчике импульсов окажется записанным число N 5, оно и позволяет однозначно определять длительность измеряемого импульса tx n N 4 вр.ед. Предлагаемое устройство, наряду с простотой изготовления, позволяет измерять длительность световых импульсов в более широком диапазоне, а также отличается повышенной надежностью.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ОДИНОЧНЫХ СВЕТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащее оптически согласованные источник измеряемого светового импульса, линию оптической задержки, регистрирующее устройство, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения при одновременном упрощении изготовления и повышении надежности, в него дополнительно введены пороговый элемент и счетчик импульсов, регистрирующее устройство выполнено в виде фотоприемника, причем выход фотоприемника связан с входом порогового элемента, выход порогового элемента связан с входом счетчика импульсов, а линия оптической задержки выполнена в виде пучка световодов разной длины с общими входной и выходной апертурами, а котором длина наименьшего световода выбирается равной
L1 v t1,
где v скорость распространения света в световоде;
t1 выбранная единица измерения длительности светового импульса,
общее количество световодов выбрано равным
n T / t1,
где n общее количество световодов;
T максимальная длительность измеряемого импульса,
а длина каждого последующего световода выбрана равной

где i порядковый номер световода;
Li длина i-го световода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам для измерения характеристик интенсивного лазерного излучения

Изобретение относится к технике измерения лучистой энергии и может быть использовано в газоанализаторах, радиометрах, пирометрах, спектрофазометрах, фотометрах

Изобретение относится к измерению лучистой энергии и ножет быть использовано для регистрации изменений интенсивности излучения в радиометрах, пирометрах, газоанализаторах.и т.д
Наверх