Устройство для расшифровки сдвиговых спекл-интерферограмм Советский патент 1990 года по МПК G01B21/00 

ю

о о

СП

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для определения вектора смещения диффузно отражающих объектов Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения направления вектора смещения и упрощение настройки устройства за счет исключения операции ориентации спекл-интерферограммы.

На фиг,1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы электрических сигналов на выходах, блоков устройства.

Устройство состоит из оптически связанных установленных последовательно по ходу лучей источника 1 когерентного излучения, отклоняющего элемента 2, скаяатора 3 с зеркалом 4, линз 5 и 6, оборачивающей призмы 7 с блоком 8 измерения, угла поворота, оборачивающей призмы 9, объектива 10, призменной панкратической системы 11, растра 12, линзы 13 и фотоприемника 14, коммутатора 15, вход которого подключен к выходу фотоприемника 14, резонансных усилителей 16 и 17, входы которых подключены к выходам коммута- I тора 15, измерителя 18 разности фаз, входы которого подключены к выходам усилителей 16 и 17, генератора 19 прямоугольных импульсов,, выход которого подключен к выходам усилителей 16 и 17,, генератора 19 прямоугольных импульсов, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 15, и аттенюатора 20, включенного между выходом генератора 19 и входом сканатора 3.

Устройство работает следующим образом.

Спекл-интерферограмма 21 с заре- ; гистрированными на ней спекл-картинами от объекта в возмущенном и невоз- мущенном состояниях устанавливается в заднюю фокальную плоскость линзы 6.

Пучок света от источника 1 когерентного излучения после отражения от элемента 2 попадает на зеркало 4 сканатора 3. Одновременно на сканатор подается прямоугольное напряжение с периодом Тм, поступающее с генератора 19 через аттенюатор 20, Под действием прямоугольного напряжения зеркало сканатора приходит в колебательное движение. Зеркало колеблется вокруг оси сканатора, перпендикулярной к плоскос.ти чертежа. Период колебаний

5

Q 5 п

5

0

0

5

равен Т ц., угловая амплитуда колебаний - 1/2ft 0. Так как в исходном положении зеркало 4 перпендикулярно к оптической оси устройства, то падающий на зеркало 4 пучок света отклоняется последним на угол ot0 по обе стороны от оптической оси устройства с периодом, равным То.. Отклоняющий элемент 2 одновременно выполняет функции экрана: его размеры выбраны так, что он экранирует линзу 5 от световых пучков, соответствующих промежуточным положениям сканатора 3, т.е„ для углов отклонения /oi / 0 Поэтому световые пучки г. и г„, пройдя линзы 5 и 6, оборачивающую призму 7, поочередно освещают спекл- интерферограмму 21.

Интерференционные полосы формируются в задней фокальной плоскости объектива 10 на поверхности растра 12. Оборачивающая призма 9 и приз- менная панкратическая система 11 предназначены для настройки интерференционных полос: с помощью вращения оборачивающей призмы 9 вокруг оптической оси устройства подстраивается ориентация полос, с помощью панкратической системы 11 - период.

При движении растра 12 косинусо- идальное распределение интенсивности в интерференционных полосах переходит в косинусоидальное изменение во времени суммарного светового сигнала на выходе растра, а пространственная фаза полос - в фазу сигнала.

Линза 13 фокусирует световой сигнал на фотоприемник 14, электрический сигнал с выхода которого через коммутатор 15 подается на резонансные

усилители 16 и 17. i

Так как спекл-фотография освещается двумя световыми пучками г, и гЈ , существование которых разделено во времени, в задней фокальной плоскости объектива10 локализованы две системы интерференционных полос,также существующие в различные моменты времени. Соответственно на выходе фотоприемника 14 присутствуют два электрических сигнала, существование которых также разделено во времени, так как каждый из сигналов обязан своим происхождением соответственно одной из двух систем полос. Для разведения электрических сигналов на резонансные усилители 16 и 17 в устройстве предусмотрена электронная коммутация.

Коммутатор 15 управляется тем же прямоугольным напряжением, что подается на сканатор 3. С выходов усилителей сигналы поступают на входы измерителя 18 разности фаз.

Процесс формирования электрических сигналов поясняется с помощью фиг.2, где UЈ - прямоугольное напряжение с выхода генератора 19; U. - сигнал с выхода фотоприемника; U, , - сигналы с выходов коммутатора соответственно от первой и второй систем интерференционных полос; V,, , V2 - огинат, р - угол между осью X и плоскостью падения, Д - длина волны. Измерив несколько разностей фаз для различных $ можно найти dx и du, , т.е. определить вектор смещения.

Формула изобретения

JQ Устройство для расшифровки сдвиговых спекл-интерферограмм, содержащее оптически связанные источник когерентного излучения, отклоняющий элемент, объектив, щелевой растр,

бающие сигналов и игв соответ ст- j«j установленный с возможностью перемевенно; U, U2 - сигналы с выходов резонансных усилителей 18 и 19;

2

Т --г- - период сигнала; СО - частота сигнала; - разность фаз сигналов.

Резонансные усилители 16 и 17 на20

щения перпендикулярно оптической оси объектива, и фотоприемник, резонансный усилитель и измеритель разности фаз, первый вход которого подключен к выходу резонансного усилителя, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения направления вектора смещения и упрощения настройки устройства, оно снабжено последовательно установленными оптически связанными с отклоняющим элементом сканатором, телескопической фокусирующей системой, первой оборачивающей призмой с блоком измерения угла поворота и второй оборачивающей призмой, панкратической оптической системой, установленной между объективом и растром, фокусирующей линзой, установленной между растром и фотоприемником, коммутатором, вход которого подключен к выходу фотоприемника а первый выход - к входу первого резонансного усилителя, вторым резонансным усилителем, включенным между вторым выходом коммутатора и вторым входом измерителя разности фаз, и генератором прямоугольного напряжения, выход которого подключен к управляющим входам коммутатора и сканатора, отклоняющий элемент расположен между сканатором и телескопической фокусирующей системой.

стрЪены на частоту СО ,

со - -f,

Л0

где Х0 - период растра; V - скорость движения растра. В процессе измерений сигналы U и U2 с выходов резонансных усилителей 16 и 17 поступают на входы измерителя 18 разности фаз. С помощью оборачивающей призмы 7 поворачивают плоскость падения лучей на спекл-интерферограмму 21. Разность фаз, измеряемая измерителем 18, зависит от угла поворота плоскости падения и от вектора смеще- ния следующим образом:

f2dx sinoi0 cos/2 +

ГЧ

fll ---

PJ

sinod,

sin

где dx и du - проекции вектора смещения на ось X, перпендикулярную плоскости чертежа фиг.1, и ось У, лежащую в плоскости чертежа фиг.1, причем оси X, У и ось Z, параллельная оптической оси устройства, образуют ортогональную систему коорди155200 6

нат, р - угол между осью X и плоскостью падения, Д - длина волны. Измерив несколько разностей фаз для различных $ можно найти dx и du, , т.е. определить вектор смещения.

Формула изобретения

Устройство для расшифровки сдвиговых спекл-интерферограмм, содержащее оптически связанные источник когерентного излучения, отклоняющий элемент, объектив, щелевой растр,

5

0

5

0

5

щения перпендикулярно оптической оси объектива, и фотоприемник, резонансный усилитель и измеритель разности фаз, первый вход которого подключен к выходу резонансного усилителя, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения направления вектора смещения и упрощения настройки устройства, оно снабжено последовательно установленными оптически связанными с отклоняющим элементом сканатором, телескопической фокусирующей системой, первой оборачивающей призмой с блоком измерения угла поворота и второй оборачивающей призмой, панкратической оптической системой, установленной между объективом и растром, фокусирующей линзой, установленной между растром и фотоприемником, коммутатором, вход которого подключен к выходу фотоприемника а первый выход - к входу первого резонансного усилителя, вторым резонансным усилителем, включенным между вторым выходом коммутатора и вторым входом измерителя разности фаз, и генератором прямоугольного напряжения, выход которого подключен к управляющим входам коммутатора и сканатора, отклоняющий элемент расположен между сканатором и телескопической фокусирующей системой.

Ну

Ту

гттшт

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения направления вектора смещения и упрощение настройки устройства за счет исключения операции ориентации - интерферограммы. Устройство состоит из оптически связанных сканатора 3, линз 5 и 6, оборачивающей призмы 7 и блока 8 измерения угла поворота, растра 12 и фотоприемника 14, коммутатора 15 и измерителя 18 разности фаз. По набору разностей фаз сигналов, полученных при падении двух лучей на спекл-интерферограмму 21 при различных углах поворота плоскости падения, определяют проекции вектора смещения диффузного объекта на оси координат. 2 ил.

(/,

tt

1В

Фие.2