Способ измерения амплитуды колебаний Советский патент 1987 года по МПК G01B21/00 

1 .13106342

Изобретение относится к измери-деления сигнала частоты (K+2)Q , вхо- тельной технике и может быть исполь-ды первого и второго узкополосных зовано для измерения малых амплитуд фильтров 3,А связаны с выходом фотоколебательных процессов. приемника 2, аналоговый делитель 5,

Цель изобретения - повышение точ- 5входы которого связаны с первым и

ности измерений за счет исключениявторым узкополосньтм фильтром 3 и 4,

зависимости результата измерения отрегистратор 6, вход которого связан

начальной разности хода лучей интер-с выходом аналогового делителя 5. ферометра.Способ осуществляют следующей

На фиг. 1 представлена функцио- последовательностью операций, нальная схема устройства, реализующе- Вибратор, являющийся объектом изго способ , на фиг. 2 - график зави-мерения, приводится в колебания, час.симости 1,/ от амплитуды перемеще-тоту которых задают генератором.

НИН.Объектное зеркало интерферометра 1

Предлагаемый способ осуществляет-связывается с вибратором. На выходе ся устройством, которое содержит ла-интерферометра 1 формируется интерфе- зерный интерферометр 1, измерительноеренционная картина, оптическая раз- плечо которого связано с объектом из-ность хода которой модулируется с мерения, фотоприемник 2, оптическичастотой колебаний объекта, связанный с интерферометром 1, пер- 20

вый узкополосный фильтр 3, предназна- Фотоприемник 2 преобразует оптиченный для выделения сигнала частотыческий сигнал з электрический, на

. К-со , где К 1,2,3...,Q - частотавыходе фотоприемника 2 формируется

колебания объекта, второй узкополос-напряжение, пропорциональное интенный фильтр 4, предназначенньт для вы-сивности света:

U(t) K«I(t) К A+B.COS - ( +L coswt), (1)

30

где К - коэффициент, определяющийся.7i - длина волны источника света,

чувствительностью фотоприем-Равенство к виду преобразуют

ника и КПД преобразователя,4F Р i

А и В - постоянные, . ,U(t) + КБ (cos ( - начальное значение разности , ч . . . , . 1, 35xcosCOt) - sin -г- stn ( COS cot) о)

хода лучей интерферометра;7 -.i

L - амплитуда перемещения; Это преобразование приводит к

СО - круговая частота колебанийJ Бесселевым функциям:

I. ,

cos (p,coscot) I/-|- ) - 2I()cos 2cot-H2I(- i|b) cos4ot,(3) - sin (-|- cosQt) 21, (-|- coscot- 21 (p). cos30t + ) cos Scot .

45

Постановкой (3) в (.2) получают нала фотопреобразователя, ряд частотных составляющих сиг U(t) КА-нКВ cos 2 l ° . 21, (1) cos4cot-... sin Щ-°- 21, ф eos«t - 21(-|-) cos 3Qt 2X5(1 cos Scot -... (4)

. . I I.

Ha выходе первого узкополосного ческий сигнал с частотой СО . Из (4)

фильтра 3 формируется только электри- получаем эту компоненту с амплитудой

3t

sin (f) 2I (|b,

A iTL где Ij (oi функция Бесселя перзоA /rS го рода;

KBsin() - постоянная измерительной установки при неизменной разности хода лучей FQ ..

Аналогично на выходе второго узкополосного фильтра 4, настроенного на частоту 3 со , формируется электрический сигнал с частотой 3 G3 и амплитудой

IT irr. / n So от

и КВ sin(-y-) 2I (),

где 1, (-:--) - функция Бесселя

третьего порядка. Аналоговый делитель 5 формирует сигнал с амплитудой

W&L ill lLLl.

W.

10

1,(4 ГЬ/ Д

Так как оба сигнала с частотой о) и 3 СО связаны с одним членом

.

sin(-л.-), то после аналогового делителя 5 имеют сигнал с амплитудой, независящей от изменений начальной разности хода лучей интерферометра Од что повышает точность измерений.

Таким образом, для определения промежуточных значений амплитуды не требуется устанавливать промежуточ- ные значения между нулевыми положет

ниями функции I,C-rt-)j так как, не ходя из хода функции (фиг. 2) ,41ГЬ, , .

/3

видно, что при увеличении амплитуды рост функции I,j3 настолько линеен, что измерение амплитуды путем регистрации нулевых значений функции

106344

I(j вполне достаточно для определе- :-1ия коэффициента передачи, т.е., определив значение амплитуды (L ), соответствующее минимальному значе- 5 нию сигнала (идд,„) с выхода аналого- .вого делителя 5 (исходя из таблицы

„ , . нулевых значении функции 1,(г-).,

п

определяют промежуточные значения

fOUx р

амплитуды из выражения g г:- f

где Uy - текущее значение сигнала с выхода аналогового делителя. е Таким образом, данный способ позволяет измерить неизвестную амплитуду колебаний, величина которой устанавливается не на основе максимальных и нулевых значений функции Бес- селя первого ряда, и в процессе изме рений не требуется стабилизации начальной разности хода между интерферирующими пучками, что упрощает процесс измерений и повышает точность.

25

Формула изобретения

40

Способ измерения амплитуды колебаний, заключающийся в том, что формируют интерференционную картину, оптическая разность хода которой модулируется с частотой колебаний объекта, преобразуют оптический сигнал в электрический, из полученного сигна- 3-5 ла вьщеляют гармонический сигнал, частота которого равна Кц , где О) - частота колебания объекта, отличающийся 1 ем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно выделяют гармонический сигнал, частота которого равна (К+2)со, где К 1,2,3..., формируют сигнал, амплитуда которого равна отношению амплитуд сигналов частот К 0 и (K+2)Q, соответственно, регистрируют полученный сигнал и по известной зависимости определяют искомый параметр.

фиг1

Изобретение относится к области измерительной техники. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения зависимости результатов измерения от начальной раз-, ности хода лучей интерферометра.Сущность способа заключается в формировании сигнала, амплитуда которого не зависит от начальной разности хода интерферирующих лучей. На выходе интерферометра формируется интерференционная картина, которая модулируется частотой колебаний исследуемого процесса. Полученный оптический сигнал преобразуется в электрический, из которого выделяются два гармонических колебания частоты Ксо и (К+2)О где К 1,2,3.,..to - частота колебаний обьекта. Путем аналогового деления выделенных сигналов формируется сигнал, амплитуда которого не зависит от начальной разности хода интерферирующих лучей. Искомую амплитуду колебания определяют по формуле Lj ( ) Lp, где и - текущее ® значение сигнала. UM«H - минимальное табличное значение сигнала, соответствующее нулевому значению функции Бесселя, L - амплитуда перемещения соответствующая U мин 2 ил. Э5 СО

...- /jMb

1г(-г))

43rf

16 77

Фие.2

Составитель 0. Несова Редактор Л. Повхан Техред А.Кравчук

Заказ 1879/36 Тираж 678Подпис-ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская,наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М. Пожо