СЛЕДЯЩИЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА Советский патент 1973 года по МПК G01R25/08 

1

Известны следящие цифровые фазометры оптического диапазона, содержащие фотосыеситель, включающий пьезокерамический элемент с приклеенным к нему плоским зеркальцем для периодической модуляции одного из оптических путей, фотоприемиика, генератор, реверсивный счетчик.

Цель изобретения-повышение точности измерения, получение результатов .непосредственно в цифровой форме, устранение влияния амплитудных флуктуации оптического ноля на результаты измерений.

Предлагаемый фазометр отличается тем, что последовательно с фазовым модулятором опорной ВОЛНЫ включен фазовый оптический компенсатор, а на выходе синхронного детектора включены два разноиолярных пороговых устройства, выходы которых соединены со входами логических схем «И, в свою очередь соединенных с двумя входами многоразрядного реверсивного двоичного счетчика, ко вторым входам схем «И подключен выход генератора тактовых имПульсов, первые, например, шесть или семь разрядов реверсивного двоичного счетчика через цифро-аналоговый преобразователь соединены с фазовым компенсатором.

Функциональная схема фазометра изображена на чертеже.

Фазометр состоит из оптического смесителя, содержащего зеркало 1, полупрозрачную пластину 2 и фазовый модулятор 3, фазового компенсатора 4, фотоприемника 5, полосового усилителя 6, синхронного детектора 7, пороговых устройств 8 и 9, логических элементов 10 и 11, генератора тактовых импульсов 12, реверсивного многоразрядного двоичного счетчика 13, цифро-аналогового преобразоъателя 14, генератора 15.

Оптические сигналы, разность фаз между которыми необходимо измерить, поступают в оптический смеситель. Здесь волна, выбранная в качестве опорной, подвергается допол«ительной гармонической фазовой модуляции модулятором 3 и совмещается с помощью зеркала 1 и пластины 2 со второй, которую в дальнейшем будем называть сигнальной. Фотоприемник 5 принимает суммарную оптическую волну.

Сигнал с фотоприемника 5 через полосовый усилитель 6 поступает на синхронный детектор 7. При разности фаз, меньшей некоторой величины, выбранной в качестве пороговой,

пороговые устройства 8 и 9 не срабатывают, и схема находится в равновесии.

При наличии фазового рассогласования, в зависимости от знака ухода фазы, срабатывает пороговое устройство, например, 8. Далее

с помощью схемы «И 10 импульсы тактового генератора 12 поступают на вход двоичного реверсивного счетчика 13. Многоразрядный двоичный счетчик состоит из цепочки триггеров, так что лервый триггер срабатывает от каждого импульса, чередуя состояние «О или «1, а состояния каждого из следующих триггеров чередуются вдвое реже, чем у предыдущего. Таким образо м, второй триггер запускается .каждым вторым входным импульсом, третий-каждым четвертым и т. д. Если сначала все триггеры находились в состоянии «О, то после прихода определенного числа импульсов состояния триггеров отразят это число в двоичной системе исчисления. Схема реверса, входящая в состав двоичного счетчика, в случае срабатывания второ-го порогового устройства 9 изменяет связи между триггерами так, что импульсы тактового генератора через схему «И 11 поступают на второй вход счетчика и вместо увеличения записанного в состояниях триггеров числа, начинают его уменьшать, т. е. происходит вычитание нового количества импульсов из пришедшего ранее. В зависимости от знака разности таз входного и опорного сигналов в счетчике происходит или сложение или вычитание импульсов тактового генератора. С каждым триггером счетчика связа.н свой электронный ключ. Состояние ключей отражает состояние триггеров и используется как результат Б цифровой форме. При выбранной «цене младщего разряда 0,il рад для обработки разности фаз в пределах одного периода 2я рад используются триггеры в первых разрядах двоичного счетчика 13, с которыми связаны токовые ключи, составляющие цифро-аналоговый преобразователь 14. Ток каждого ключа пропорционален разряду соответствующего триггера. Токи ключей складываются на Общей нагрузке. Суммарный сигнал изменяется не монотонно, а ступеньками, равными току, который протекает через натрузку при включении младшего разряда. Выход цифро-аналогового преобразователя регулируется таким образом, чтобы при полном заиолнении шести первых разрядов счетчика изменение фазы опорной БОЛЯЫ с номощью фазового компенсатора 4 соответствовало величине 2я радиан. При разности фаз, превышающей 2я рад, следующие разряды двоичного счетчика 13 регистрируют число полных периодов, входящих в эту разность. Следовательно, диапазон измерений легко расщирить простым добавлением необходимого числа старших разрядов счетчика. При наборе счетчиком 64 импульсов, т. е. при достижении фаз 2я рад, включается седьмой разряд счетчика с-весом состояния «1 2я рад, все щесть младших разрядов возвращаются в состояние «О и, следовательно, фазовый компенсатор оказывается в исходном состоянии. Благодаря этому, независимо от величины измеряемой разности фаз, фазовый компенсатор работает только на участке рабочей характеристики О-2л рад, чем обеспечивается минимум нелинейных искажений. Конкретное исполнение фазового модулятора и фазокомпенсатора не имеет принципиального значения. О«и могут быть выполнены в виде блока из двух пьезокерамических элементов с приклеенным к нему плоским зеркальцем или из электрооптических материалов. Предмет изобретения Следящий цифровой фазометр оптического диапазона, содержащий оптический смеситель с фазовым модулятором, соединенный с фотоприемником, выход которого через полосовой усилитель, синхронный детектор связан с генератором, нелинейные элементы и реверсивный счетчик, отличающийся тем, что, с с целью повышения точности измерения, получения результатов непосредственно в цифровой форме, устранения влияния амплитудных флуктуации оптического поля на результаты из.мерений, последовательно с фазовым модулятором опорной волны включен фазовый онтический компенсатор, а на выходе синхронного детектора включены два разнополярных пороговых устройства, выходы которых соединены со входами логических схем «И, в свою очередь соединенных с двумя входами многоразрядного реверсивного двоичного счетчика. ко вторым входам схем «И подключен выход генератора тактовых импульсов, первые, например, шесть или семь разрядов реверсивного двоичного счетчика через цифро-аналоговый преобразователь соединены с фазовым комненсатором.