ДАТЧИК ДОПЛЕРОВСКИХ СИГНАЛОВ СМЕЩЕНИЯ ЧАСТОТЫ Советский патент 1974 года по МПК H01S3/10 

Изобретение относится к области оптикофизических исследований и может быть использовано для воспроизведения эффекта Доплера в оптическом диапазоне частот при проведении различного рода экспериментов с лазерными системами.

Известны устройства и способы получения доплеровского смещения частоты, использующие в своей схеме двухлучевые итерферометры с датчиками доплеровского сигнала в одном из плеч интерферометра.

Однако такие устройства имеют сложную систему датчиков для получения доплеровского сигнала и не позволяют в ряде случаев достигать значительных смеще-ний частоты. Так, например, в устройстве с датчиком доплеровского сигнала в виде вращающегося диффузио-отражающего диска, интенсивность сигнала сильно зависит от места прихода светового луча на торцовую поверхность диска и сигнал уменьшается по мере смещения оси вращения диска от направления распространения светового луча.

Кроме того, датчик дискового типа не позволяет достичь высоких доилеровских смещеыий, так как имеет предельные размеры по диаметру, при которых возможно его вращение без разрушений.

В схемах же с поступательным движением датчика доплеровокого сигнала возиикают колебания частоты за счет неравномерного движения датчика, а достижение высоких смещений доплеровской частоты в них затруднено из-за сложности получения больших скоростей линейного перемещения.

Цель изобретения - упрощение конструкции датчика доплеровского сигнала смещения ЧИСТОТЫ с тем, чтобы устройство могло обеспечивать получение как импульсного, так и непрерывного доплеровского сигнала в широком интервале частот смещения при практически постоянной амплитуде сигнала.

Это достигается тем, что отражающий элемент датчика изготовлен в виде одного или нескольких диффузно-рассеивающих стержней, установленных перпендикулярно к оси вращения так, чтобы по крайней мере один из стержней перекрывал световой поток в процессе вращения.

На фиг. 1 изображена оптическая схема возможного использования многостержневого датчика доплеровского сигнала; на фиг. 2 - схема одностержневого датчика для получения импульсного сигнала смещения частоты.

Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем.

Луч света от ОКГ 1 разделяется светоделительной пластиной 2 на опорный и исследуемый. Зеркало 3 отражает опорный луч и направляет его от оветоделительной пластины 2 на лремник излучения.

Диафрагмы 4 и 5 служат для выделения исследуемого и опорного силналов. Сигнал доплеровокого смещения возникает в результате диффузного отражения света от стержневого датчика 6, вращаюндегося на оси мотора 7.

Отраженный исследуемый сигнал и сигнал опорного луча попадают на фотоприемник 8, где происходит их смещение и регистрация, а сигнал биений (доилеровокая частота) выделяется на регистрирующем устройстве из частотомера 9 и электроннолучевого осциллографа 10.

Скорость смещения светового луча в направлении вращения или против вего Уя в такой системе определеляется лишь скоростью со вращения стержня и расстоянием h от центра вращения до точки на стержне, на которую попадает световой луч, 1/д со/г.

Тогда значение доплеровской частоты /л для указанного устройства определяется из соот(оЛ

ношения , где с - скорость света;

Cj

vr - частота опорного светового луча.

Таким образом, при изименении скорости со вращения стержневой системы или ее местоположения по отношению к световому h изменяется величина доплеровского смещения. Так как стержневая система может быть сбалансирована проще, чем дисковый вращающийся от1ражатель, а при этом величина Л может быть увеличена, то предложенное устройство позволяет повысить скорость вращения датчика и поэтому получать значительно

большие смещения частоты доплеровского сигнала.

При помещении стержневых датчиков в вакуумируемый защитный кожух за счет снижеН1ИЯ торможения воздуха и дополнительного увеличения скорости вращения можно получить безопасный датчик доплеровских смещений с очень высокой частотой Доплер-эффекта.

Кроме того, использование в датчике нескольких стержневых систем, устанавливаемых на одиой оси Вращения со смещением по отношению друг к другу, позволяет увеличить интенсивность отраженного доплер-сигнала за счет одношременного отражения света от нескольких стержней и повысить равномерность интенсивности получаемого сигнала при усреднении выделяющей диафрагмой сигналов, приходящих от различных стержней, находящихся на пути светового луча под разными углами.

Предмет изобретения Датч1ик доплеровских сигналов смещения частоты оптического диапазона, содерЖащий устройство для вращения отражающего элемента и диафрагму, отличающийся тем, что, с целью расширения области получения доплеровских смещений частоты и увеличения интенсивности доплеровского сигнала, отражающий элемент датчика выполнен в виде по кр.айней мере одной системы диффузно-рассеивающих стержней, установленных перпендикулярно к оси вращения так, чтобы по крайней мере один из стержней перекрывал световой поток в процессе вращения.

/.IФиг. 2