Устройство для измерения амплитуд механических колебаний Советский патент 1987 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды механических колебаний.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет исключения эксплуатационной связи между объектом и устройством, т.е. обеспечения дистанционного излучения.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения амплитуд .механических колебаний содержит оптически связанные источник 1 когерентного излучения, интерферометр, состоящий из светоде- лительной пластины 2, измерительного плеча, связанного с исследуемым объектом 3, и опорного плеча с последовательно установленными в нем оптическим модулятором 4 и неподвижным отражателем 5, и фотоприемник 6, последовательно соединенные узкополосный фильтр 7, усилитель 8 с автоматической регулировкой усиления (АРУ) и фазовращатель 9, выход фотоприемника 6 связан с входом узкополосного фильтра 7, фазовращатель 9 электрически связан с оптическим модулятором 4.

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 когерентного излучения направляется на светоделитель- ную пластину 2, с помощью которой разделяется и проходит по двум направлениям: на поверхность колеблющегося объекта 3 и через оптический модулятор 4 на неподвижный отражатель 5. Отраженные от поверхности объекта 3 и отражателя 5 составляющие излучения интерферируют. Интерференционная картина воспринимается фотоприемником 6. При движении поверхности объекта 3 на выходе фотоприемника 6 возникает сложный спектр колебаний. Выделяя из него спектральную составляющую на частоте колебаний объекта 3, можно судить об амплитуде колебаний объекта 3. Амплитуда выходного сигнала узкополосного фильтра 7 определяется функцией Бесселя первого порядка.

Максимальная точность определения амплитуды колебаний достигается тем, что функция Бесселя обращается в ноль. Сигнал узкополосного фильтра 7 несет информацию о частоте и фазе колебаний поверхности контролируемого объекта 3 (в случае синусоидального характера колебаний поверхности). Сигнал узкополосного фильтра 7 нормализуется по амплитуде с помощью усилителя 8 с АРУ. После внесения фазового сдвига с помощью фазовращателя 9 сигнал подается на оптический модулятор 4, что дает возможность изменять фазовые

ВНИИПИЗаказ 3474/43Тираж 676Подписное

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

соотнощения в опорном и измерительном плече интерферометра. Выходной сигнал узкополосного фильтра 7, настроенного на частоту колебаний ы,;, равен ич. Кфи. 1, (mfn)cosuj,t;

mf n 2sin (t/2),

где -коэффициент пропускания филь- тра 7;

Uo - амплитуда выходного сигнала фотоприемника 6;

1, ()-функция Бесселя первого порядка;

(А -амплитуда колебаний объекта 3; д -длина световой волны источника 1;

Ч - сдвиг фазы, вносимый фазовращателем 9.

Изменяя величину сдвига , вносимого фазовращателем 9, добиваются об- ращения в ноль амплитуды выходного сигнала узкополосного фильтра 7. Фиксируют величину сдвига фазы, при которой прои- зощло обращение в ноль бесселевой функции и исходя из формулы (1) находят амплитуду л колебаний объекта 3. Амплитуда колебаний объекта 3, соответствующая переходам бесселевой функции первого порядка через ноль, определяется по формуле - А (t fti l-m

где (mfn) - корень уравнения lf(mfn) 0, п может изменяться в зависимости от 4 в пределах от О до 2.

Калибровка угла сдвига фазы if производится при настройке устройства по объекту с известной амплитудой колебаний.

Устройство позволяет измерять амплитуду механических колебаний объектов, не связанных электрически с измеряемой схемой, что позволяет измерять механические колебания движущихся и удаленных объектов.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитуд механических колебаний, содержащее оптически связанные источник когерентного излучения, интерферометр с измерительным и опорными плечами и фотоприемник, узкополосный фильтр, вход которого связан с выходом фотоприемника, фазовращатель и оптический модулятор, установленный в

опорном п.лече интерферометра, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей, оно снабжено усилителем с автоматической регулировкой усиления, вход которого связан с выходом

узкополосного фильтра, выход - с входом фазовращателя, выход которого связан с входом оптического модулятора.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет исключения электрической связи между объектом и устройством, т.е. обеспечения дистанционного измерения. Устройство для измерения амплитуд механических колебаний содержит источник 1 когерентного излучения, излучение которого делится светоделительной пластиной 2 на две части. Первая часть, отражаясь от поверхности объекта 3, интерферирует с второй частью, которая проходит через оптический модулятор 4 и отражается от неподвижного отражателя 5. Интерференционная картина воспринимается фотоприемником 6, сигнал с которого фильтруется фильтром 7, настроенным на частоту колебаний объекта 3, нормализуется усилителем 8 п через фазовращатель 9 управляет оптическим модулятором 4. Изменяя величину сдвига фазы вносимого фазовращателем 9, добиваются обращения в ноль амплитуды выходного сигнала узкополосного фильтра х- 7. Зная величину сдвига фазы, при котором произощло обращение в ноль бесселевой функции, определяют амплитуду колебаний объекта 3. 1 ил. (О (Л со ю 00 О5 05 со