Устройство для измерения амплитуды периодической разности хода лучей в интерферометрах Советский патент 1986 года по МПК G01B9/02 

.1

124

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для оптико-интерференционных измерений и может быть использовано для измерения амплитуды периодической разности хода лучей в интерферометрах при проведении измерений периодических изменений физических величин в оптически прозрачных средах.

Цель-изобретения - расширение диапазона измерения.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения амплитуды периодической разности хода лучей в интерферометрах.

Устройство содержит лазер 1, светоделитель 2, зеркала опорного 3.1 и измерительного 3.2 плеча, фотоприемник 4, модулятор 5, установленный перед зеркалом 3.1 опорного плеча, камеру 6 давления с окнами 7, вибратор .8, установленный в камере 6, преобразователь 9 давления, установленный на камере 6, усилитель 10 мощности, подключенный выходом к вибратору 8, генератор 11 сигналов, счетчик 12 периодов процесса, световод 13 дополнительный фотоприемник 14, связанный со световодом 13, счетчик 15 .числа интерференционных полос, осциллограф 16, перед экраном которого, установлен световод 13, генератор 17 пилообразного напряжения, выход которого подключен к управляющему входу модулятора 5, блок 18 управления, выход которого подключен к генератору 17, дополнительный модулятор 19, установленный перед зеркалом.3.2 измерительного плеча, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 11 сигналов, и последовательно соединенные аттенюатор 20, вход которого подключен к выходу генератора 11 сигналов, и фазовращатель 21, выход которого подключен ко входу усилителя 10 мощности.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от лазера 1 попадает на светоделитель 2 и делится на два пучка, один из которых попадает на зеркало 3,1 опорного плеча, а другой-- на зеркало 3.2 измерительного плеча интерферометра. Отраженны от зеркал пучки интерферируют на светоделителе 2 и регистрируются фотоприемником 4. Перед началом измерений счетчики 12 и 15 устанавливаются в нуль. Измерение начинается после

s

0

прихода с блока 18 управления импульса запуска. При этом на экране осциллографа 16 фаза синхронизированного изоб- ражения с интерферометра начинает изменяться по пилообразному закону. В момент, когда изображение на осциллографа 16 достигает световода 13, на фотопрйемник 14 попадает световой сигнал, который вьфабатывает на его выходе импульс запуска счетчиков 12 и 15 и тактовый импульс, поступающий в блок 18 управления.

Далее изображение сигнала с изменяющейся фазой движется в обратном направлении и второй раз пересекает точку контакта световода 13 с экраном осциллографа 16. Возникающий при этом импульс на выходе фотоприемника 14 готовит блок 18 управления к остановке счетчиков 12 и 15.

В дальнейшем изображение сигнала на экране осциллографа 16 занимает первоначальное положение, а фаза сигнала изменяется на ЗбО. В этот моJ мент в блоке 18 управления вьфабаты- вается импульс останова счетчиков 12 и 15. При этом в счетчике 12 регистрируется число m периодов процесса в камере 6, а в счетчике 15 - числом п, равное числу интерференционных полос, зарегистрированных фотоприемником 4 за время измерения. С помощью величин m и п, зафиксированных в счетчиках 12 и 15, определяется амплитуда оптической разности хода E

5 лучей в интерферометре по формуле:

лг ,

При измерении амплитуды периодической разности хода лучей, меньщей одной интерференционной полосы, с помощью дополнительного модулятора 19 путем подачи на его вход сигнала от генератора 11 сигнала устанавливается ориентировочно периодическая раз- HdcTb хода лучей интерферометра более одной полосы и затем производится точное измерение этого значения при помощи счетчиков 12 и 15.

е помощью аттенюатора 20 устанавливается необходимая амплитуда исследуемого процесса в камере 6, а фазовращателем 21 совмещаются фазы периодической разности хода в интерферометре, полученные за счет иссле- 55 дуемого .процесса и модуляции, осуществляемой дополнительным модулятором 19. Контроль совмещения фазы производится по максимуму амплитуды

0

0

5

50

разности хода лучей, наблюдаемой на экране осциллографа. йосле этога производится точное измерение суммарного значения амплитуды разности хода лучей интерферометра с помощью счетчиков 12 и 15. Результат измерения периодической разности хода, соответствующий амплитуде измеряемого процесса, определяется как разность второго и первого измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитуды периодическ ой разности хода лучей в интерферометрах, содержащее лазер, светоделитель, зеркала опорного и измерительного плеч, установленные в потоках излучения светодели- .теля, фотоприемйик, модулятор, установленный перед зеркалом опорного плеча, камеру давления с окнами, расположенными в потоке излучения измерительного плеча, вибратор, установленный в камере давления, преобразователь давления, установленный на камере, усилитель мощности, подключенный выходом к вибратору, генератор сигналов, счетчик периодов процесса, световод, дополнительный фотоприемник, связанный со световодом, счетчик числа интерференционных полос, .осциллограф, перед зкраном которого установлен световод, гене-, ратор пилообразного напряжения, выход которого подключен к управлякиде- му входу модулятора, и блок управления , вход которого подключен к выходу дополнительного фотоприемника, выход которого подключен к управляющим входам, генератора пилообразного на- рряжеиия, счетчика периодов процесса и счетчика числа интерференционных полос, от.ли чающееся .тем, что, с целью расширения диапазона измерения, оно снабжено дополн ительным модулятором, установленным перед зеркалом измерительного плеча, управляющий вход которого подключен к выходу генератора сигналов, и последовательно соединенными аттенюатором, вход которого подключен к выходу генератора сигналов, и фазовращателем, выход которого подключен к входу усилителя мощности.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды периодической разности хода лучей в интерферометрах при проведении измерений. Изобретение позволяет расширить диапазон измерения за счет применения дополнительного модулятора, установленного перед зеркалом измерительного плеча, и последовательно соединенных аттенюатора и фазовращателя. При этом в случае измерения амплитуды периодической разности хода, меньшей одной интерференционной полосы, с помощью дополнительного модулятора устанавливается ориентировочно периодическая разность хода более одной полосы, а затем производится точное измерение этого значения. 1 ил. S ю 4