Волоконный голографический зонд Советский патент 1986 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проведении измерений в труднодоступных местах в составе дат чиков угла поворота, измерителей угловой скорости и т.п. в машиностроении, метрологии и гидротехнике. Цель изобретения - повьшение точности измерений параметров углового движения. На фиг. 1 приведена схема волоконного голографического зонда; на фиг. 2 - пространственный модулятор; на фиг. 3 - схема волоконного измери теля угловой скорости. Волоконньш голографический зонд (фиг. 1) содержит последовательно расположенные и оптически согласован ные источник 1 когерентного излучения, согласующий обьектив 2, волокон ный световод 3. Последний может быть выбран для удобства эксплуатации мно гомодовым, Свободньш конец световода 3 жестко связан с последовательно расположенным модулятором 4 (фиг. 2) и голограммой 5, записанной при экспозиции модулятора 4. Линейную апертуру модулятора 4 целесообразно выбирать превьшающей сечение пучка излучения световода 3. В первом дифракционном максимуме голограммы 5 помещен объектив 6. Волоконный измеритель, измеряющий угловую скорость объекта 7, например вала двигателя (фиг. 3) кроме волоконного голографического зонда содержит объектив 8, сопрягающий область измерения и торец приемного во локонного световода 9. Свободный конец световода 9 связан с фотодетекто ром 10, который в свою очередь подключен к частотомеру или анализатору 11 спектра. Волоконный голографический зонд в составе измерителя угловой скорости работает следующим образом. Излучение источника 1 с помощью объектива 2 возбуждает световод 3. После световода 3 в световой пучок падает на модулятор 4, коэффициент пропускания которого задан соотношениемt (г,Ч ) circ ( )j а ехр (i 2П ki)) , где г - радиус объекта или поля; R - радиус линейной апертуры модулятора; ) - пространственная частота вдоль азимута; а - коэффициенты разложения, определяющие конкретный фазовьш рельеф. Промодулированньш пучок падает а голограмму 5, на которой предваительно записан угловой спектр проодулированного светового пучка. сли и (f. Ч) - поле световода 3 на тадии записи голограммы 5, а U (5 ч) поле световода 3 на стаии восстановления (работа зонда в татном режиме), то поле в фокальной плоскости линзы 6, помещенной первый дифракционный порядок голограммы 5, можно представить в виде: W (р, Ч) (и ® и) (t @ t),(2) где р , Ч полярные координаты; ® - операция пространственной корреляции. С учетом общего вида функции пропускания (1) автокорреляционная функция (t @ t) имеет вид (t @ t) - Ц (2ТТ 1)рч), (3) где р- коэффициент, определяющий масштабное преобразование. Как видно из (2), зондирующее поле имеет периодическую по азимуту составляющую (3), пригодную для измерения угловых характеристик движения. В частном случае, когда рельеф модулятора имеет вид t (ч) ехр |i у-sign (cos 2ТТА)ч) circ р (Rj(4) поле в области измерения имеет вид спиц, как это показано на фиг. 3. W (р, М)- Л (211)4)- ( и,),(5) где Л (Z) - треугольная I 1 Z функция , 11 Z. При измерении угловой скорости сформированное поле совмещается с вращающимся объектом 7 и рассеян

ЬВОЛОКОННЬЙ ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ ЗОНД, с о держащий последовательно расположенные и оптически согласованные источник когерентного излучения, световод, модулятор и фазирующую голограмму, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений параметров углового движения, модулятор выполнен в виде фазовой осесимметричной дифракционной решетки, периодической по азимуту в плоскости, перпендикулярной оси световода, при этом ось световода проходит через центр симметрии модулятора. 2. Зонд по п.- 1 , о т л и ч а ю щ и и с я тем, что йодулятор выполнен с фазовым пропусканием, удовлетворяющим соотношению (-(Ч-) г expjf I Sigh (cos QTTJv) «Circ(pJRjj , i, (Л где f, ф - полярные координаты; R - апертура модулятора; ) - пространственная частота модулятора. О // Is: о сд Од