Фазометр

 

1. ФАЗОМЕТР, содержащий блок фазового сдвига, отличающ и и с я тем, что, с целью расширения скважности сигналов, он снабжен двухканальным оптическим интер , ферометром, одночастотным лазером, первым, вторым, третьим и четвертым усилителями постоянного тока, индукционным фазовращателем, статор которого механически связан с приспособлением для установки нуля, а ротор - с двигателем постоянного тока , первым и вторым блоками запоминания , блоком управления запоминанием , генератором опорного напряжения , первым и вторым формирователями , триггером, элементом совпадения, генератором счетных импульсов и счетчиком, причем оптический вход двухканального оптического интерферометра связан с одночастотным лазером второй -и третий его входы подсоединены к выходам блока фазойого сдвига, вход которого соединен с одним из выходов двухканального оп- . тического интерферометра, второй и третий выходы которого через первый и второй усилители постоянного тока соединены соответственно с первыми входами первогои второго блоков запоминания, вторые входы которых подсоединены к выходам блока управ-леняя запоминанием, а выходы соответственно через третий и четвертый усилители постоянного тока соединены со статорными обмотками индукционного фазовращателя, роторная обмйтка которого через первый формирова (П тель соединена с одним из входов триггера, второй вход которого соединен с двигателем , постоянного тока через последовательно соединенные генератор опорного напряжения и второй формирователь, выход триггера присоединен к одному из входов элемента совпадения, второй вход которого соединен с генератором счетных « импульсов, а выход через счетчик импульсов подсоед жен к одному кэ входов блока управ/гения запоминанием, о второй вход которого соединён с входом второго формирователя. N9

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЭСЮ G 01 R. 25 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2665419/18-21 (22) 14.09.78 (46) 23.05.83. Вюл. М 19 (72) A,Ñ. Гаркавенко, В.В. Календин, В.И. Кухтевич, Е;В. Пронин, В.Я.Супьян, В.П. Савлюк и В.A. Федосеев (53) 621 ° 317.373(088.8) (56) 1. Труды ВНИФТРИ, М., 1976, с. 44.

2. Маклашевская A.Â. Автоматические измерители в диапазоне СВЧ, М., Связь, 1972, с. 42. (54)(57) 1. ФАЗОМЕТР, содержащий блок фазового сдвига, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения скважности сигналов, он снабжен двухканальным оптическим интер, ферометром, одночастотным лазером, первым, вторым, третьим и четвертым усилителями постоянного тока, индукционным фазовращателем, статор которого механически связан с приспособлением для установки нуля, а ,ротор - с двигателем постоянного тока, первым и вторым блоками запоминания, блоком управления запоминанием, генератором опорного напряжения, первым и вторым формирователями, триггером, элементом совпадения, генератором счетных импульсов и счетчиком, причем оптический вход двухканального оптического интерфе„„SU„„ 969102 А рометра связан с одночастотным лазером1 второй .и третий его входы подсоединены к выходам блока фазового сдвига, вход которого соединен с одним из выходов двухканального оп- . тического интерферометра, второй и третий выходы которого через первый и второй усилители постоянного тока ссединены соответственно с первыми входами первого и второго блоков запоминания, вторые входы которых подсоединены.к выходам блока .управления запоминанием, а выходы соответственно через третий и четвертый усилители постоянного тока соединены со статорными обмотками индукционного фазовращателя, роторная обмот-. Щ ка которого через первый формирователь соединена с одним из входов триггера, второй вход которого соединен с двигателем;постоянного тока l через последовательно соединенные генератор опорного напряжения и вто- И рой формирователь, Выход триггера присоединен к одному из входов эле-, ® мента совпадения, второй вход которого соединен с генератором счетных ; вУ импульсов, а выход через счетчик ф© импульсов подсоединен к одному иэ входов блока управления запоминанием, второй вход которого соединен с вхо- ©1 дом второго формирователя.

969102

2. Фазометр по п, 1, о т л ич а ю шийся тем, что оптический двухканальный интерферометр снабжен первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой светоделиеельиыми пластинами, первым вторым и третьим зеркалами на пьеэокерамике, первым и вторым поглотителями света, первым и вторым фотоприемниками, причем оптический вход двухканального интерферометра связан с первой и второй светоделительными пластинами, кото,рые оптически связаны соответственно через третью и четвертую с пятой и .шестой светоделительными пластинами, соответственно четвертая и шестая светоделительные пластины оптически

1

Изобретение относится к измерительным приборам оптического диапаэона (0,4-12 мкм) и предназначено для измерения временных фазовых сдвигов, вносимых каким-либо прозрачным фазовым объектом в когерентное излучение лазеров видимого и инфракрасного диапазонов длин волн, работающих в импульсном режиме. Фаэометр может быть использован в оптоэлект-. ронике и лазерной технике при исследовании и импульсном режиме активных и пассивных элементов, служащих для передачи и отображения оптической -информации.

Известен фазометр оптического диапазона, содержащий лазер, набор зеркал, фотоприемники и низкочастотный фазометр (1 7.

Недостатком известного фазометра является невозможность работы с импульсными сигналами.

Известен фазометр, содержащий фаэосдвигающий блок, два фазовых детектора, сигналы на которые в каналах подаются со сдвигом относительно друг друга на 90 . Ha выходе фазовых детекторов получаем Cos Y и Sin× где Ч вЂ” измеряемая разность фаз. 3атем эти сигналы подаются на измеритель фазового сдвига (2 ).

Недостатком фаэометра является непригодность для работы по сигналам радиоимпульсной формы из -за кратковременности процессов, между которыми необходимо измерить разность фаэ.

В импульсном режиме лазер излучает импульс света длительностью 5-100 нс с частотой повторения 20-100 Гц.

Цель изобретения - расширение скважности сигналов, т.е. обеспечение измерения разности фаэ в оптическом диапазоне между двумя кратковремен ными импульсами света. связаны с первым и вторым фотоприемниками; выходы которых являются вторым, третьим и первым выходами оптического двухканального интерферометра второй и третий входы кото рого соединены соответственно через последовательно соединенные первое зеркало на пьеэокерамике и фазовый объект и третье зеркало на пье. зокерамике оптически с второй и пятой светоделительными пластинами,. третья светоделительная плас. тина связана с вторым зеркалом на пьезокерамике, а пятая и шестая .соответственно с первым. и вторым поглотителями света.

Это достигается тем, что фаэометр, содержащий блок фазового сдвига, снабжен двухканальным оптическим интерферометром, одночастотным лазе5 ром, первым, вторым, третьим и четвертым усилителями постоянного тока„ индукционным фазовращателем, статор которого механически связан с приспособлением для установки нуля, а ротор — с двигателем постоянного тока, первым и вторым блоками запоминания, блоком управления запоминанием, генератором опорного напряжения, первым и вторым формирователями, триггером, элементом совпадения, генератором счетных импульсов и счетчиком, причем оптический вход двухканального оптического иитерферометра связан с одночастотным лазером, второй и третий его входы подсоединены к выходам блока фазового сдвига, вход которого соединен с одним из выходов двухканального оптического интерферометра, второй и третий выходы которого через первый

25 и второй усилители постоянного тока соединейы соответственно с первыми о входами первого и второго блоков запоминания, вторые входы которых подсоединены к выходам блока-управ30 ления запоминанием, а выходы соответственно через третий и четвертый усилители постоянного тока соединены со статорными обмотками индукционного фазовращателя, роторная обмотка

35 которого через первый формирователь соединена с одним из входов тригге ра, второй вход которого соединен с двигателем постоянного тока через последовательно соединенные генератор опорного напряжения и второй формирователь; выход триггера присоединен к одному иэ входов элемента совпадения, второй вход которого

969102, инерционности фотоприемников 11 и

35 12 переменные составляющие тонов отфильтровываются.

Амплитудное значение уровней выходных видеоимпульсов фотоприемни.ков 11 н 12 пропорционально sin V

4Q, и cos Ч, где V - среднее значение фазы сигнального пучка, а длительность равна длительности импульсов света лазера. Через усилители 13 н

14 постоянного тока импульсы подают.4 ся на блоки 17 и 18 запоминания, которые запоминают амплитуду импуль,соединен с генератором счетных импульсов, а выход через счетчик импульсов подсоединен к одному из входов блока управления запоминанием, второй вход которого соединен с входом второго формирователя.

При этом оптический двухканальный интерферометр снабжен первой, второй третьей, четвертой, пятой и шестой светоделительными пластинами, первым вторым и третьим зеркалами на пьезокерамике, первым и вторым поглотителями света, первым и вторым фотоприемниками, причем оптический вход двухканального интерферометра связан с первой и второй светоделительными пластинами, которые оптически связа-. ны соответственно через третью .и четвертую с пятой и шестой светоделительными пластинами; соответствен но четвертая и шестая светоделительные пластины оптически связаны с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых являются вторым, третьим и первым выходами оптического двухканального интерферометра, второй и третий входы которого соединены ,соответственно через последовательно соединенные первое зеркало на пьеэо керамике и фазовый объект и третье зеркало на пьезокерамике оптически с второй и пятой светоделительными пластинами, третья пластина связана с вторым зеркалом на пьезокерамике, а пятая и шестая — соответственно с первым и вторым поглотителямн света.

На чертеже приведена структурная схема фазометра.

Схема содержит одночастотный лазер l, светоделительные пластины 2-7 первое, второе и третье зеркала 8, 9 и 10 на пьезокерамике, первый и второй фотоприемники 11 и 12, первый второй третий и четвертый усилители

13-16 постоянного тока, первый и второй блоки 17 и 18 запоминания, блок 19 управления запоминанием, генаратор 20 опорного напряжения, индукционный фазовращатель 21, двига ..тель 22 постоянного тока, первый формирователь 23, приспособление 24 дпя установки нуля, блок 25 фазового сдвига, первый и второй поглотители

26 и 27 нерабочих пучков света, второй формирователь 28, триггер 29, элемент 30 совпадения, генератор,31 счетных импульсов, счетчик 32 импульсов, фазовый объект 33 и двухканальный оптический интерферометр 34. устройство работает следующим . образом.

Излучение лазера 1, пройдя входное окно интерферометра 34, делится светоделительной пластиной 2 на два равных по интенсивности световых потока и направляет их в сигнальный и опорный каналы интерферометра 34.

В опорном канале пучок света проходит путь до светоделительной пластины

3 и, отрадаясь от пьезокерамического узла с зеркалом 10, поступает на пластину 5 пространственного совмещения пучков и пластину 7. В сигнальном канале интерферометра пучок отражается от светоделительной пластины 4, поступает на зеркало 9, кото.рое направляет отраженный пучок по

10 пути падающего, и далее поступает на пластину 5 .пространственного совмещения пучков. В сигнальном канале интерферометра пучок, отражаясь от светоделительной пластины 6 и зер15 кала 8, проходит через фазовый объект 33 дважды и далее направляет» ся на пластину 7 пространственного совмещения пучков. Управление пьеэокерамическими зеркалами 8 и 10 осу20 ществляется блоком 25 фазового сдви»

ra, так, что создается 90з -ный фазовый набег в сигнальном канале интерферометра. На пластинах 5 и 7 интер.Ферометра 34 происходит пространст-: венное совмещение пучков сигнальногО и опорного каналов. Суммарные световые потоки поступают на фотоприем ники 11 и 12 соответственно, на которых осуществляется фотосмещение оптических спектров. Спектр электри30 !ческих выходных сигналов фотоприемников, получаемых в результате фотосмещения, содержит как переменную, так и постоянную составляющие. Ввиду сов до прихода импульса сброса с блока 19 управления. Через усилители

15 и 16 постоянного тока постоянные напряжения с блоков 17 и 18 запоминания подаются на статорные обмотки индукционного фазовращателя 21., Фазовращатель 21 преобразует постоянные напряжения в статорных обмотках в переменное напряжение в роторной обмотке эа счет его вращения двигателем 22 постоянного тока.

Напряжение, с ротора подается на первый формирователь 23, который формирует короткие импульсы, соот60 ветствующие переходам через нуль напряжения U> через каждый период.

- Эти,импульсы подаются на триггер 29> опрокидывая его и открывая элемент

30 совпадения для прохождения коротких счетных импульсов с генератора 31

969102

Составитель М. Барашков

Редактор Б. Федотов Техред М.Кузьма Корректор 0. Тнгор

Тираж 710 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6453/2

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 на счетчик 32 импульсов. Измеритель,ный триггер 29 опрокидывается коротким импульсом с второго формирователя 28 после подачи на него опорного напряжения с генератора 20 опорного напряжения. После этого на выходе триггера 29 возникает сигнал, закры! вающий элемент 30 совпадения, и счетчик 32 импульсов перестает счиl тать импульсы. После этого блок 19 управления запоминанием сбрасывает 10 информацию с блоков 17 и 18 запоминания. Таким образом, на выходе триггера 29 возникает прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна измеряемой разности фаз, а 35 показание счетчика импульсов пропорционально измеряемой разности фаз.

Перед измерением, когда отсутствует фазовый объект 33, установку нуля осуществляют путем поворота статора относительно вращающегося ротора фаэовращателя 21 с помощью приспособления 24 для установки нуля. В резуль-. тате этого начальный фазовый сдвиг компенсируют и делают равным нулю.

Показание счетчика 32 импульсов пропорционально измеренной фазе. С приходом следующего импульса света с лазера происходит сброс показаний счетчика с блока 19, и процесс изме- . рения повторяется аналогично.

Таким образом, с применением предлагаемого устройства можно осуществлять измерение разности фаз между короткими импульсами света, сводя измерение к измерению разности фаз между гармоническими процессами низкой частоты за период. При этом измерение осуществляется с приходом каждого импульса, т.е. фазометр способен работать по одному импульсу.

Такой режим измерения получил название моноимпульсного .