Гетеродинный способ измерения изменения оптического пути Советский патент 1980 года по МПК G01B9/02 

, , I Изобретение относится к области о1ггико-интерференционных .способов измерения и может быть использовано .для измерения изменения оптического пути в аэро-гидродинамике, оптике атмосферы, в оптическом приборостроении. Известны интерференционные способы измерения изменения оптичеркого пути, состоящие в том, что входное излучение разделяют ha опорный и сигнальный пучки и измеряют резул тат интерференции этих пучков {1. Недостатком этих способов является их относительно невысокая точность измерений. Наиболее близким к предлагаемому способу является гетеродинный интерференционный способ измерения изменения оптического пути, основанный на разделении входного излучения на опорный и сигнальный пучки, их частотной , модуляции за счет дифракции Брегга с помощью двух звуковь1Х ячеек и измерении результатов интерференции этих пучков 2. Недостатками этого способа, обусловленными необходимостью применения двух звуковых яче ек, являются низкая помехоустойчивость, и малое пространственное разнесение опорного и сигнального пучков в случае достаточно малых габаритов устройстаа, реализующего спо-соб. , , ; Целью изобретения является увеличение помехоустойчивости и пространственного разделения пучков, а также упрощение способа. Цель достигается тем, что в способе, состоящём в том, что входное излучение разделяют на опорный и сигнальный пучки, модулируют ПО частоте эти пучки с помощью звуковой ячейки и измеряют результаты интерференции пучков, в ячейке формируют дае системы встречно-бегущих волн различной частоты, однократно перпендикулярно им пропускают входное излучение, выделяют изнего на выходе ячейки Плюс и минус первые дифракционные порядки и регистрируют результат интерференции между ними. На чертеже показана блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит источник 1 входного изнзлучения (например, ОКГ), звуковую ячейку 2, включающую в себя два встречио-цггыревых однонаправленных пьезопреобразовагеля 3

и 4, два поглоти геля 5 и 6 звуковых волн, преобразователь 7 объемного входного излучения в волноводную волну и Преобразователь 8 волноводной волны в объемную; генераторы электрических колебаний 9 и 10, частоты которых Отличаются на заданную велишну, поглотитель 11,,зеркала 12-15, кювету 16 с исследуемой средой, полупрозрачную пластину 17 и фотоприемник 18.

При включении устройства в ячейке 2 образуются две бегущие навстречу друг другу акустические волны с разнесенными на заданную величину частотами. Монохроматическое входное излучение от источника 1 одйократно пропускают через ячейку 2 перпендикулярно Направлению распространения акустических волн. За счет дифрак1Ц1и Рамана-Ната из входного излучения на выходе ячейки 2 в первом порядке дифракции (как и в более высоких порядках) образуются две пары пучков, причем частоты всех четырех пучков различны. При этом из-за конечной расходимости излучения в каждой из пар пучки перекрываются в пространстве на расстодагии до нескольких десятков метров в практически наиболее интересном случае, когда разность частот генераторов 9 и 10 не превосходит 1 МГ (номинальные часtofki 3tKX генераторов составляют десятки мегагерц). Таким образом, практически образуются два пучка. Далее на выходе ячейки выделяют плюс и минус первые дифракционные порядки, т. е. Выделяют эти пучки, и один из них используют как , а второй - как сигнальный. Пучок нулевого порядка дифракции задерживают поглотителем 1. Зеркалами Т2-15 обеспечивают необходимбё разнесение и сведение пучков. Сигнальный пучок пропускают через кювету 16 с исследуемой средой. Полупрозрачной пластиной 17 добиваются необходимого пространственного и углового совмещекия интерферирующих пучков, и фотоггриемником 18 регистрируют интерференционную картину. В результате фотосмещсния сигнал на выходе фотоприемника содержит переменную составляющую с разностной частотой (равной

разности частот генераторов 9 и 10), фаза которой равна разности фаз опорного и сигнальногопучков. Таким образом, по измерению изменения фазы низкочастотной составляющей сигнала с фотоприемника можно судить об изм нении оптического пута сигаального пучка.

Основными преимуществами изобретения являются увеличение помехоустойчивости и пространственного разделения пучков, а также упрощение его реализации, поскольку в данном способе используется только одна звуковая ячейка. В связи с этим, уменьщаются габариты устройства, реализующего способ, и увеличив ется пространственное разнесение пучков при достаточно малых габаритах этого устройства, поскольку оно (это разнесение) определяется только положением зеркал. Кроме того уменьщается влияние вибраций и отпадает необходимость в дополнительных юстировочных приспособлениях..

Формула изобретения

Гетеродинный способ измерения изменения оптического пути, основанный на разделении входного излучения на опорный и сигнальный , их частотной модуляции с помощью зву- . ковой ячейки и измерении результатов интерференции этих пучков, отличающийся тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости и пространственного разделения этих пучков, в ячейке формируют две системы встречно-бегущих волн различной частоты, однократно перпендикулярно им пропускают входное излучение, выделяют из него на выходе ячейки ± -ные дифракционные порядки и регистрируют результаты интерференции между ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Островский Ю. И. и др. Топографическая интерференция, М., Наука, 1977, с. 34.

2.Авторское свидетельство СССР № 399722, ел. G О В 9/02, 1973.