Устройство для измерения фазочастотных характеристик механических колебаний Советский патент 1980 года по МПК G01H9/00 G01B9/02 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании свойств пьезоэлектрических и магнитострикционных материа- 5 лов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения фазочастотных характеристик механических колебаний,о содержащее источник излучения, вибратор, генератор, подключенный к вибратору, фазометр, регистратор, подключенный к выходу фазометра, переключатель сигналов с генератора и. вибрато- д ра на первый вход фазометра, интерференционную схему, вк.пючающую свето.целитель, опорное.зеркало, подвижный по ходу луча отражатель, предназначенный для закрепления на исследуемом 20 объекте, и фотоприемник, соединенный выходом со вторым входом фазометра jji..

Однако с помощью такого устройства нельзя измерять взаимную корреля- 25 цию фаз механических колебаний пс двум координатам, кроме того, оно имеет значительную погрешность вследствие ограниченного частотного диапазона и его дискретности.JQ

Цель изобретения - измерение взаимной корреляции фаз механических колебаний по двум координатам и уменьшение погрешности.

Это достигается тем, что грань подвижного по ходу луча отражателя, параллельна лучу, выполнена зеркальной, устройство снабжено тремя установленными в интерференционную схему поляризаторами, первый из которых стоит между светоделителем и фотоприемником, второй - между светоделителем и опорным зеркалом, третий - между светоделителем и подвижным по ходу луча отражателем, последовательно установленными между источником излучения и светоделителем электрооптическим элементом с электрическим генератором, четвертьволновой пластиной и светоделительным кубиком, дополнительной интерференционной схемой, включающей опорное зеркало, светоделитель, два зеркала, фотоприемник и три поляризатора, первый из которых установлен между светоделителем и фотоприемником, второй - между светоделителем и опорным зеркалом, третий - между двумя зеркалами, двумя электрическими цепями одна из которых включает последовательно соединенные дискриминатор и усилитель, выход которого подключен к одному из входов фазометра,.а вход дискриминатора - к выходу фотоприемника основной интерференционной схемы, другая цепь вклйчает последоватёльно соединенные дискриминатор, уси литель и фазометр, другой вход которого подключен к первому входу основного фазометра, выход - к другому вхо ду регистратора, а вход усилителя поД ключен к выходу фотоприемника дополнительной интерференционной схемы. На чертеже дана схема устройства. Устройство содержит источник 1 излучения, вибратор 2, генератор 3, под ключенный к вибратору, фазометр 4 и регистратор 5, подключенный к выходу фазометра, .переключатель 6 сигналов с генератора 3 и вибратора 2 на первый вход фазометра 4, интерференционную схему, включающую светоделитель 7, опорное зеркало 8, подвижный по ходУ луча отражатель 9, предназначенный для закрепления на исследуемом объекте 10, и фотоприемник 11, соединенный выходом со вторым входом фазометра 4. Грань подвижного по ходу луча отражателя 9, параллельная лучу, выполнена зеркальной. Устройство снабжено тремя поляризаторами 12, 13, 14;, установлен ными в интерференционной схеме, один из которых 12 стоит между светоделите лем 7 и фотоприемником 11, другой 13- между светоделителем 7 и опорным зеркалом 8, третий 14 - между светоделителем 7 и подвижным по ходу луча отражателем 9. Электрооптический элемент 15 с электрическим генератором Г6,четвертьволновая, пластина 17 и све тоделительный кубик 18 последовательно установлены между источником 1 излучения и светоделителем 7. Устройство снабжено дополнительной интерференционной схемой, включающей опорное зеркало 19, светоделитель 20, два зеркала 21 и 22, фотоприемник 23 и три поляризатора 24, 25, 26, один из которых 24 установлен между свето-г делителем 20 и фотоприемником 23, дру гой 25 - между светоделителем 20 и опорным зеркалом 19, третий 26 - между двумя зеркалами 21 и 22. Устройство содержит две электрические цепи, одна из которых включает последовател но соединенные дискриминатор 27 и уси литель 28, выход которого подключен к одному из входов фазометра 4, а вход дискриминатора 27 - к выходу фотоприемника 11 основной интерференционной схемы; другая цепь включает последовательно соединенные дискриминатор 29, усилитель 30 и фазометр 31, другой вход которого подключен к пер вому входу основного фазометра 4, выход - к другому входу регистратора 5, а вход усилителя 30 подключен к выходу фотоприемника 23 дополнительной интерференционной схемы. Устройство работает следующим образом. Свет от источника 1 излучения, прошедший через электрооптический элемент 15, преобразующий одночастотное излучение в двухчастотное, на выходе которого расположена четвертьволновая пластина 17, направляется на светоделительный кубик 18, где он делится на два луча, которые проходят на светоделители 7 и 20. Электрооптический элемент 15 пита- ется от электрического генератора 16, который выдает два синусоидальных сигнала, сдвинутых по фазе на 90. Пройдя через светоделители 7, 20 и поляризаторы 13, 25, составляющая с;вета с частотой бо + сг проходит на опорные зеркала 8, 19, а составляющая света с частотой ci) дроходиТ на подвижный по ходу луча отражатель 9, закрепленный на исследуемом объекте 10, установленном на вибраторе 2, через поляризаторы 14, 26 и систему зеркал 21, 22. Если объект 10 измерения колеблется с частотой сОо , тогда частота изменяется за. счет эффекта Допплера (со - частота излучения источника Л - величина, на которую изменяется частота излучения источника в электрооптическом элементе бОо - круговая частота колебаний вибратора). Поляризаторы 12 и 24 позволяют выделить интерференционную картину, полосы которой перемещаются с частотой Я , что вызывает, переменный фототок в фотоприемниках 11 и 23, выходные сигналы которых поступают на дискриминаторы 27 и 29, на выходе которых воспроизводятся аналоговые сигналы, пропорциональные скорости колеблющегося объекта по двум координатам. Эти сигналы, пройдя через усилители 28 и 30, поступают на один из входов фазометров 4 и 31, с выходов которых сигналы поступают на регистратор 5. Основным преимуществом изобретения является возможность анализа взаимной корреляции фаз механических колебаний объекта, а также уменьшение погрешности измерений. формула и-зобретения Устройство для измерения фазочас тотных характеристик механических колебаний, содержащее источник излучения, .вибратор, генератор, подключенный к вибратору, фазометр, регистратор, подключенный к выходу фазометра , переключатель сигналов с генератора и вибратора на первый вход фаг зометра, интерференционную схему, включагоцую светоделитель, опорное зеркало, подвижный по ходу луча стражагель, предназначенный для закрепления а исследуемом объекте, и фотоприемник, соединенный выходом со вторым