Способ определения степени поглощения излучения в оптической среде Советский патент 1989 года по МПК G01N21/59 

. 1

Изобретение относится к оптическим измерительным приборам и может быть использовано при построении измерителей параметров оптической среды.

Целью изобретения является снижение погрешностей измерения.

Способ заключается в следующем.

Монохроматическое излучение с гармонической амплитудной модуляцией излучается в направлении двух идентичных отражателей, установленных на границах исследуемого участка оптической среды, на котором предстоит определить степень поглощения излучения. Отраженные сигналы взаимодействуют (интерферируют) в плоскости расположения двух квадратичных фотоприемников, апертуры которых значительно меньше ширины интерференционной полосы и разнесены друг от друга на

расстояние, равное четверти ее периода, причем один из фотоприемников располагается в максимуме интерференционной полосы. Степень поглощения излучения на трассе между отракателя- ми характеризуется величиной ./P1 , где P , PJ - мощности сигналов в плоскости апертур фотоприемников от ближнего и дальнего отражателей соответственно

Измерение степени поглощения излучения на исследуемом участке оптической среды основано на выделении в двух пространственно разнесенных фотоприемниках первых гармоник частоты модуляции и сравнении их фаз. Результаты измерений наиболее надежны в случае большой амплитуды выделяемых гармоник и заметного отличия их фаз, обусловленного поглощением излучения

4 00

СЬ

сд

на исследуемом участке Однако при этом одному значению разности фаз соответствует два значения степени поглощения излучения в оптической среде q и q . Для устранения неоднозначности следует изменить частоту модуляции и повторить измерения. Ввиду того, что измерения на этой часционных полос по максимальным показаниям милливольтметра 16, на который подается выходной сигнал усилителя 10, После этого фотодетектор 6 устанавливается в максимуме интерференционной полосы, а фотодетектор 7 с помощью блока 15 механических перемещений смещается относительно мак

Изобретение относится к оптическим измерительным приборам и может быть использовано при построении измерителей параметров оптической среды. Целью изобретения является снижение погрешностей измерения степени поглощения излучения в оптической среде. Это достигается выделением в двух пространственно-разнесенных точках первых гармоник частоты модуляции и сравнением их фаз. Способ дает возможность измерений степени поглощения излучения на участках малых размеров и пространственной фильтрации сигналов от отражателей в случае присутствия посторонних, отражающих свет предметов, что особенно важно в производственных условиях. 1 ил.

тоте обладают меньшей достоверностью, ю симума интерференционной полосы на

так как уровни сигналов будут значительно меньше, то полученные измерения используют для устранения неоднозначности основных измерений. С полученными дополнительно двумя значе- 15 от деления скорости распространения

.-25

30

ниями степени поглощения излучения q и q4 сравнивают значения q и qa и считают достоверным тот из параметров, который ближе к одному из значений q3 и q4.20 i

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ.

Излучение монохроматического источника 1 проходит через модулятор 2, в котором осуществляется амплитудная модуляция излучения по гармоническому закону с частотой гармонического сигнала, поступающего из генератора 3, С выхода модулятора 2 излучение поступает в направлении исследуемого участка оптической среды, на границах которого расположены отражатели А и 5. Отраженные отражателями 4 и 5 сигналы принимаются квадратичными фотодетекторами 6 и 7, установленными в дальней зоне. С выходов квадратичных фотодетекторов 6 и 7 сигналы поступают на фильтры 8 и 9, выделяющие первую гармонику частоты модуляции излучения. Выходные сигналы 40 фильтров 8 и 9 усиливаются в усилителях 10 и 11 и поступают на фазовый детектор 12, Выходной сигнал фазового детектора 12 подается на вычислитель 13 степени поглощения излучения, в котором по величине разности фаз сигналов определяется степень поглощения излучения на трассе между отражателями. Выходной сигнал вычислителя 13 фиксируется регистратором 14. 50

Перед началом измерений фотодетектор 6 с помощью блока 15 механических перемещений перемещается в плоскости расположения отражателей и перпенди35

45

излучения на длину исследуемого участка, обеспечиваются оптимальные условия для измерений степени поглощения излучения.

Предлагаемый способ дает возможность измерений степени поглощения излучения на участках малых размеров и пространственной фильтрации сигналов от отражателей в случае присутствия посторонних, отражающих свет, предметов, что особенно важно в производственных условияхо

Формула изобретения

Способ определения степени поглощения излучения в оптической среде путем направления в исследуемый участок среды монохроматического излучения, модулированного по гармоничес- кому закону, приема в точке максимума интерференционной полосы и в средней точке между ее максимумом и минимумом сигналов, отраженных от установленных на границах участка двух отражателей, выделения в принятых сигналах первой гармоники частоты модуляции, с я тем, что.

отличающий- с целью снижения погрешностей измерений, монохроматическое излучение модулируют частотой, равной 1/8 от деления скорости распространения излучения на длину исследуемого участка, измеряют разность фаз в двух точках приема первой гармоники частоты, модулируют излучение частотой, отличной от первой, аналогично измеряют разность фаз в двух точках приема при этой частоте моду-

кулярно направлению прихода отражен- 55 ляции и по полученным значениям разных сигналов, при этом фиксируются иости фаз при модуляции различной положения двух максимумов интерферен- частотой судят об искомом параметре.

расстояние, равное одной четверти расстояния между максимумами интерференционных полос.

При величине частоты, равной 1/8

25

30

20

, ы 40 о я50

х

35

45

излучения на длину исследуемого участка, обеспечиваются оптимальные условия для измерений степени поглощения излучения.

Предлагаемый способ дает возможность измерений степени поглощения излучения на участках малых размеров и пространственной фильтрации сигналов от отражателей в случае присутствия посторонних, отражающих свет, предметов, что особенно важно в производственных условияхо

Формула изобретения

Способ определения степени поглощения излучения в оптической среде путем направления в исследуемый участок среды монохроматического излучения, модулированного по гармоничес- кому закону, приема в точке максимума интерференционной полосы и в средней точке между ее максимумом и минимумом сигналов, отраженных от установленных на границах участка двух отражателей, выделения в принятых сигналах первой гармоники частоты модуляции, с я тем, что.

отличающий- с целью снижения погрешностей измерений, монохроматическое излучение модулируют частотой, равной 1/8 от деления скорости распространения излучения на длину исследуемого участка, измеряют разность фаз в двух точках приема первой гармоники частоты, модулируют излучение частотой, отличной от первой, аналогично измеряют разность фаз в двух точках приема при этой частоте моду-