СЕЛЕКТИВНЫЙ ФАЗОМЕТР Советский патент 1968 года по МПК G01R25/00 

Известны селективные фазометры, основанные на способе оптического перемножения изображения сигнала с периодической структурой перестраиваемого эталона частоты с последующим пространственным интегрированием и измерением разности фаз. В результате измерения с помощью этих устройств случаются ошибки, вызванные непараллельностью дифракционных решеток, служащих эталоном частоты.

Предлагаемый фазометр совершеннее известных устройств тем, что в нем установлены два потенциалоскопа, две проекционные схемы и два фотоумножителя, расположенные один против другого симметрично относительно дифракционных решеток.

По сравнению с известным устройством повышается точность измерения сдвига фаз спектральных компонент при условии, что в известном и предлагаемом приборах оптические решетки выставлены с одинаковой степенью параллельности, а встречные световые потоки направляются на фотоумножители через один и тот же участок оптических решеток.

На чертеже приведена блок-схема, поясняющая принцип действия фазометра.

Входные блоки J и 2 устройства, включающие в себя входной усилитель, генератор, модулятор и усилитель мощности, размещены в непосредственной близости от потенциалоскопов 3 и 4. Выходы их электрически связаны с вертикально-отклоняющей системой потенциалоскопов, а системы гроизонтального отклонения обоих потенциалоскопов соединены с выходом генератора 5 линейной развертки.

Оптическая система устройства состоит из следующих элементов: двух точечных диафрагм 6 и 7, -объективов S и 9 двух оптических решеток 10 и //, образующих эталон частоты и полупрозрачных зеркал 12 и 3.

Элементы оптической системы расположены симметрично относительно плоскости, проходящей между оптическими решетками 10 и II, параллельной плоскости оптических решеток, на одной оси, перпендикулярной эталону частоты и проходящей через его центр.

На расстояниях, определяемых габар итами эталона, по обе стороны его укреплены объективы 8 и 9. Диафрагмы б и 7 размещены в фокусе объективов.

Зеркало 12 установлено между диафрагмой 6 и объективом 8, а зеркало 13 - между диафрагмой 7 и объективом 9. Плоскости зеркал составляют с плоскостью эталона угол 45°.

Оптические решетки связаны с электродвигателем 14 посредством механизма 15.

Фотоумножители 16 и 17 размещены так, что на их катоды собираются световые пучки, направляемые зеркалами 13 и 12.

Нагрузки фотоумножителей 16 и 17 электрически связаны с фазометром 18. Питание электрических цепей устройства осуществляется блоком питания 19.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал 1(1) подается на вход блока /, а сигнал /2(0 на вход блока 2. В блоках 1 w. 2, сигналы усиливаются, модулируют сигналы несущей частоты, вырабатываемые генераторами, расположенными в блоках, и с выхода усилителей мощности подаются на вертикально-отклоняющие системы потенциалоскоиов 5 и 4.

На системы горизонтального отклонения подается линейно меняющееся во времени напряжение с генератора 5. Таким образом, исследуемые сигналы записываются на экранах потенциалоскопов 5 и 4 в виде световой полосы, ширина которой зависит от амплитуды сигнала в данный момент времени, а временная координата сигнала t переходит в пространственную координату X. Изображение сигнала, полученное на экране потенциалоскопа 3 проектируется объективом 8 на эталон частоты 10 и // параллельным световым пучком.

Параллельность светового пучка обеспечивается тем, что в фокусе объектива 8 помещена точечная диафрагма 6. Интенсивность светового пучка имеет пространственную модуляцию, определяемую записью сигнала /ifx).

При прохождении светового пучка через эталон частоты происходит перемнол ение его интенсивности с прозрачностью эталона частоты.

Прозрачность эталона частоты, созданную двумя параллельно расположенными оптическими решетками, штрихи которых расположены под некоторым углом, меняется по синусоидальному закону по оси х и остается постоянной по оси у. Период синусоидальной структуры определяется периодом решеток и

углом поворота штрихов одной решетки по отношению к другой.

С помощью электродвигателя 14 и механизма 15, задающего закон перемещения решеток, производится изменение волнового числа эталона частоты от до .

Для этого решетки совершают качания на угол 4:ф вокруг нулевого положения. Кроме того, совершается возвратно-поступательное

перемещение решеток, что вызывает линейное изменение со временем фазы эталона.

Световой пучок, прошедший эталон, собирается объективом 9, и полупрозрачным зеркалом 13 направляется на катод фотоумножителя 16. Обработка сигнала fz(t) аналогична обработке сигнала fi(t). Изображение сигнала f-2(t)(х), полученное на экране потенциалоскона 4, проектируется на эталон частоты 11 и 10 объективом 9, в фокусе которого

помещена диафрагма 7. Световой пучок, прощедший эталон частоты, собирается объективом 8 и полупрозрачным зеркалом 12 направляется на катод фотоумножителя 17.

Выходные сигналы с фотоумножителей поступают на вход фазометра 18.

Предмет изобретения

Селективный фазометр для определения сдвига фаз спектральных составляющих двух

сигналов, основанный на способе оптической обработки сигналов, содержащий входные блоки записи сигналов на потенциалоскопы, потенциалоскопы, проекционную систему, две скрещенные вращающиеся оптические рещетки, общие для обоих сигналов, фотоумножители, полупрозрачные зеркала, в каждом из двух каналов и фазометр на выходе фотоумножителей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз

спектральных компонент сигналов, потенциалоскопы, проекционные системы и фотоумножители расположены один против другого симметрично относительно оптических решеток, в результате чего встречные световые потоки направляются на фотоумножители через один и тот же участок оптических решеток.