Способ измерения сверхмалых оптических потерь Советский патент 1991 года по МПК G01M11/02 

Изобретение относится к фотометрии, спектральной фотометрии, волоконной оптике и может найти применение при измерении оптических потерь на рассеяние, поглощение и суммарных оптических потерь элементов лазерной оптики, заготовок вытяжки оптических волокон и волоконных световодов.

Целью изобретения является увеличение точности измерения сверхмалых оптических потерь.

Способ включает следующую последовательность взаимосвязанных операций.

Выбирают исходя из условия f0 Э: 0.1ДРс(й)3/2 частоту предварительной модуляции f0 (AFC - полоса частот электрического сигнала; д - предельная относительная погрешность измерения).

Модулируют с частотой f0 энергию зондирующего излучения.

Формируют опорный и измерительный каналы. Помещают объект измерения в измерительный канал.

С помощью фотоэлектрических преобразователей энергию зондирующего излучения преобразуют в электрические сигналы опорного и измери:ельного каналов.

Осуществляют избирательное усиление, синхронное детектирование, и одновременно в течение строго фиксируемого отрезка времени ги интегрирование сигналов в каналах в соответствии с выражением

- 1,-, , е i V}

141

ГИ

2.44

-%4 я fо - и л Производят одновременно с допустимым временем рассогласования

jSrafr-l)14

измерение сигналов в каналах при отсутствии и при наличии измеряемого объеко

00

С О О

га (63и - относительное значение нестабильности энергии зондирующего излуче ни я).

Рассчитывают по синхронному отношению значений сигналов характеристики из- меряемого объекта.

На чертеже изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения.

Устройство содержит лазер 1, блок 2 формирования измерительного и опорного каналов, фотоэлектрические преобразователи опорного 3 и измерительного 4 каналов (ФЭПок, ФЭПик), избирательные усилители (ИУ) каналов 5 и 6, синхронные детекторы (СД) 7 и 8, управляемые интеграторы (УИн- р) 9 и 10, цифровые измерительные устройства (ЦИУок) 11 и (ЦИУик) 12, интерфейс (ИФ) 13, микроЭВМ 14, синхрогенератор (СГ) 15, датчик 16 синхрочастоты (ДСЧ). пре- рыватель (механический модулято:) (Пр-ль) 17, измеряемый обьект 18.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток зондирующего излуче- ния лазера 1 модулируется механическим прерывателем 17, который представляет собой растровый диск, насаженный на вал высокоскоростного электродвигателя, и делится с помощью светоделителя на опор- ный и измерительный каналы Зондирующее излучение в опорном канале преобразуется ФЭПок 3 в электрический сигнал, который последовательно избирательно усиливается в ИУ 5 и синхронно де- тектируется в СД 7. Далее электрический сигнал интегрируется в У н-ре 9. В измерительном канале зондирующее излучение, пройдя измеряемый ооьскт 18, преобразуется, усиливается, синхронно детектирует- ся и интегрируется аналогично тому, как это осуществляется в опорном канале. Синхронные измерения сигналов осуществляются с помощью ЦИУок 11 и ЦИУик 12, работой которых управляет микроЭВМ 14 через интерфейс 13. С помощью датчика 16 синхрочастоты получают задающий сигнал опорной частоты f0, который поступает на вход СГ 15. С выхода СГ 15 управляющие сигналы поступают на СД 7 и 8, УИн-ры 9 и 10, ЦИУок 11, ЦИУик 12 и таким образом осуществляется синхронизация работы всего устройства.

Значение сигнала в опорном канале определяется выражением

Nonit-At /otBon ФоКфд° х

х Копсин|г-Аь

где/5св°п - коэффициент передачи светового потока D опорный канал;

Фо - световой поток зондирующего излучения:

Кфд

коэффициент светоэлектрического преобразования опорного канала:

К0псин - коэффициент передачи синхронного усилителя опорного канала,

Сигнал в измерительном канале определяется выражением

NM3|t-At A/W

Фо Кфдиэ х

М1Э ИЗ

At,

. . .ft

Kv.

где /Эсвиз, Кфди;1, Киз - соответствующие коэффициенты измерительного канала;

РХ измеряемая характеристика объекта.

Расчет оптической характеристики р, осуществляется следующим образом.

Вначале осуществляется серия из п измерений без исследуемого объекта, рассчитывается значение отношения NM3/N0n, затем измерения повторяются при введении измеряемого объекта 18, опять рассчитывается усредненное значение Ми3/Моп и вычисляется отношение

Миз /Nor, ,,

t-At Расчеты проводятся по программе, введенной в микроЭВМ.

Формула изобретения Способ измерения сверхмалых оптических потерь преимущественно с синхронным детектированием сигналов, включающий операции предварительной модуляции по периодическому закону с частотой fo зондирующего исследуемый объект излучения, формирование в модулированном зондирующем излучении опорного и измерительного каналов, в последнем из которых размещен исследуемый обьект, преобразование энергии зондирующего излучения в электрические сигналы в опорном и измерительном каналах, усиление этих сигналов, их синхронное детектирование, интегрирование в течение времени ги, измерение значений интегрированных сигналов, по которым судят о сверхмалых оптических потерях из отношения значений сигналов измерительного и опорного каналов, отличающийся тем. что, с целью увеличения точности, измерение значений интегрированных сигналов производят одновременно с допустимым рассогласования At, определяемым из условия

л т„ f А . 1/

At

(5)

2745 Эи

где бзиг относительное значение нестабильности энергии зондирующего излучения

6- предельная относительная погрешность измерения,

а частоту f0 предварительной модуляции выбирают из условия

fo Ј0.1ДРС(5)3/2.

где ДРС - полоса частот электрического сигнала,

интегрирование сигналов в каналах осуществляют одновременно в течение одинакового для измерительного и опорного каналов времени г(| определяемого из нера- венства

ГИ :

2,44 (д)

п Л Fc

Изобретение относится к фотометрии, спектральной фотометрии, волоконной оптике и может найти применение при измерении оптических потерь на расстояние, поглощение и суммарных оптических потерь элементов лазерной оптики, заготовок вытяжки оптических волокон и волоконных световодов, Цель изобретения - увеличена точности измерения сверхнормальных оптических потерь - достигается выбором оптимальных значений частоты предварительной модуляции, постоянной времени НЧ-фильтрации и синхронизацией измерений в каналах, 1 ил.