Фазометр Советский патент 1983 года по МПК G01R25/00 

2. Фазометр поп, 1,отличающийся тем, что оптический

ЛДвухканальный интерферометр снабжен первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой светоделифельными пластинами, первым, вторым и третьим зеркалами на пьезокерамике, первым и вторш поглотителями света, первым и вторым фотоприемниками, причем оптический вход двухкангшьного интерферометра связан с первой и второ светоделительными пластинами, которые оптически связаны соответственно через третью и четвертую с пятой и

.шестой светоделительными пластинами, соответственно четвертая и шестая светоделительные пластины оптически

связаны с первым и вторым фотоприемниками/ выходы которых являются вторым, третьим и первым выходами оптического двухканального интерферометра,- второй и т ретий входы кото рогр соединены соответственно через последовательно соединеннее первое зеркало на пьезокергъмике и фазовый объект и третье зеркало на пье- зокерамике оптически с второй и пятой светоделительными пластинами, третья светоделительная плас,тина связана с вторым зеркалом на пьезокерамике, а пятая и шестая -соответственно с первым и вторым поглотителями света.

1. ФАЗОМЕТР, содержащий блок фазового сдвига, отличающ и и с я тем, что, с целью расширения скважности сигналов, он снабжен двухканальным оптическим интер, ферометром, одночастотным лазером, первым, вторым, третьим и четвертым усилителями постоянного тока, индукционным фазовращателем, статор которого механически связан с приспособлением для установки нуля, а ротор - с двигателем постоянного тока, первым и вторым блоками запоминания, блоком управления запоминанием, генератором опорного напряжения, первым и вторым формирователями, триггером, элементом совпадения, генератором счетных импульсов и счетчиком, причем оптический вход двухканального оптического интерферометра связан с одночастотным лазером второй -и третий его входы подсоединены к выходам блока фазойого сдвига, вход которого соединен с одним из выходов двухканального оп- . тического интерферометра, второй и третий выходы которого через первый и второй усилители постоянного тока соединены соответственно с первыми входами первого- и второго блоков запоминания, вторые входы которых подсоединены к выходам блока управ-леняя запоминанием, а выходы соответственно через третий и четвертый усилители постоянного тока соединены со статорными обмотками индукционного фазовращателя, роторная обмйтка которого через первый формирова(П тель соединена с одним из входов триггера, второй вход которого соединен с двигателем , постоянного тока через последовательно соединенные генератор опорного напряжения и второй формирователь, выход триггера присоединен к одному из входов элемента совпадения, второй вход которого соединен с генератором счетных « импульсов, а выход через счетчик импульсов подсоед жен к одному кэ входов блока управ/гения запоминанием, о второй вход которого соединён с входом второго формирователя. N9

Изобретение относится к измерительным приборам оптического диапазона (0,4-12 мкм) и предназначено для измерения временных фазовых сдв гов, вносимых каким-либо прозрачным фазовым объектом в когерентное излу чение лазеров видимого, и инфракрасного диапазонов длин волн, работаю1ЦИХ в импульсном режиме. Фазометр может быть использован в оптозлектронике и лазерной технике при иссле довании и импульсном режиме активны и пассивных элементов, служащих для передачи и отображения оптической информации. Известен фазометр оптического диапазона, содержащий лазер, набор зеркал-, фотоприемники и низкочастот ный фазометр fl }« Недостатком известного.фазометра является невозможность работы с импульсными сигнсшами. Известен фазометр, содержгиций фазосдвигающий блок, два фазовых де тектора, сигнс1лы на которые в кансш подаются со сдвигом относительно друг друга на 90°. На выходе фазовых детекторов получаем Cos f и Sin где Ч- измеряемая разность фаз. За тем эти сигналы подаются на измеритель фазового сдвига 2. Недостатком фазометра является непригодность для работы по сигнгша радиоимпульсной формы из-за кратковременности процессов, между которы ми необходимо измерить разность Фаз В импульсном режиме лазер излучает импульс света длительностью 5-100 н с частотой повторения 20-100 Гц, Цель изобретения - расширение скважности сигналов, т.е. обеспечен измерения разности фаз в оптическом диапазоне между двумя кратковремён{ными ймпульсг1ми света. Это достигается тем, что фазометру содержащий блок фазового сдвига, снабжен двухканальным оптическим интерферометром, одночастотным лазером, первым, вторым, третьим и четвертым усилителями постоянного тока, индукционным фазовращателем, статор которого механически связан с приспособлением для установки нуля, а ротор - с двигателем постоянного тока, первым и вторым блоками запоминания, блоком управления запоминанием, генератором опорного напряжения , первым и вторым формирователями, триггером, элементом совпадений, генератором счетных импульсов и счетчиком, причем оптический вход двухканального оптического интерферометра связан с одночастотным лазером, второй и третий его входы под-. соединены к выходам блока фазового сдвига, вход которого соединен с одним из выходов двухкангшьного оптического интерферометра, второй и третий выходы которого через первый и второй усилители постоянного тока соединены соответственно с первыми входами первого и второго блоков запоминания, вторые входы которых подсоединены к выходам блока управления запоминанием, а выходы соответствеино через третий и четвертый усилители постоянного тока соединены со статорными обмотками индукционного фазовращателя, роторная обмотка которого через первый формирователь соединена с одним из входов триггера, второй ВХ9Д которого соединен с двигателем постоянного тока через последовательно соединенные генератор опорного напряжения и второй формирователь; выход триггера присоединен к одному из входов элемента совпадения, второй вход которого

.соединен с генератором счетных импульсов, а выход через счетчик импульсов подсоединен к однрму из входов блока управления запоминанием, второй вход которого соединен с входом второго формирователя.

При этом оптический двухканальный интерферометр снабжен первой, второй третьей, четвертой, пятой и шестой светоделительными пластинами, первым вторым и третьим зеркалами на пьезокерамике, первым и вторым поглотителями света, первым и вторым фотоприемниками, причем оптический вход двухканального интерферометра связан с -п грвой и второй светоделительными пластинами, которые оптически связаны соответственно через третью .и четвертую с пятой и шестой светоделительными пластинами; соответственно четвертая и шестая светоделительные пластины оптически связаны с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых являются вторым, третьи и первым выходёши оптического двухканешьного интерферометра, второй и третий входы которого соединены I соответственно через последовательно соединенные первое зеркало на.пьезокерамике и фазовый объект и третье зеркало на пьезокергилике оптически с второй и пятой светоделительными пластинами, третья пластина связана с вторым зерксшом на пьезокерамике, а-пятая и шестая - соответственно с первым и вторым поглотителями света. .

На чертеже приведена структурная схема фазометра

Схема содержит одночастотный лазер 1, светоделительные пластины 2-7 первое, второе и третье зеркала 8, 9 и 10 на пьезокерс1мике, первый и второй фотоприемники 11 и 12, первый второй, и четвертый усилители 13-16 постоянного тока, первый и второй блоки 17 и 18 запоминания, блок 19 управления запоминанием, генератор 20 опорного напряжения, индукционный фазовращатель 21, двигатель 22 постоянного тока, первый формирователь 23, приспособление 24 для установки нуля, блок 25 фазового сдвига, первый и второй поглотители 26 и 27 нерабочих пучков света, второй формирователь 28, триггер 29, элемент 30 совпадения, генератор .31 счетных импульсов, счетчик 32 импульсов, фазовый объект 33 и двухканальный оптический интерферометр 34.

Устройство работает следующим . образом.

Излучение лаЭера 1, пройдя входное окно интерферометра 34, делится светоделительной пластиной 2 на два равных по интенсивности световых потока и направляет их в сигнальный и опорный каналы интерферометра 34,

В опорном канале пучок света проходит путь до светоделительной пластины 3 и, отрадаясь от пьезокерамического узла с зеркалом 10, поступает на пластину 5 пространственного совмещения пучков и пластину 7. В сигнальном канёше интерферометра пучок отражается от светоделительной пластины 4 , поступает на зеркало 9, кото,рое направляет отраженный пучок по

0 пути падающего, и далее поступает на пластину 5 пространственного совмещения пучков. В сигнальном ка- нале интерферометра пучок, отражаясь от светоделительной пластины 6 и зеркала 8, проходит через фазовый

5 объект 33 дважды и далее направляет- ся на пластину 7 пространственного совмещения пучков. Управление пьезокерамическими зеркгшами 8 и 10 осуществляется блоком 25 фазового сдвига, так, что создается фазовый набег в сигнальном канале интерферометра. На пластинах 5 и 7 интерферометра 34 происходит пространст-венное совмещение пучков сигнального

5 и опорного каналов. Суммарные све- товые потоки поступают на фотоприемг НИКИ 11 и 12 соответственно, на которых осуществляется фотосмещение оптических спектров. Спектр электри0

(ческих выходных сигналов фотоприемников, получаемых в результате фотосмещения, содержит как переменную, так и постоянную составляющие. Ввиду

. инерционности фотоприемников 11 и

5 12 переменные составляющие тонов отфильтровываются.

Амплитудное значение уровней выходных видеоимпульсов фотоприемни. ков 11 и 12 пропорционсшьно sin f и cos 4f f где /с - среднее значение

0 фазы сигнгшьного пучка, а длительность равна длительности импульсов света лазера. Через усилители 13 и

14постоянного тока импульсы подаются на блоки 17 и 18 запоминания,

5 которые запоминают амплитуду импульсов до прихв да импульса сброса с блока 19 управления. Через усилители

15и 1-6 постоянного тока постоянные напряжения с блоков 17 и 18 запоми0нания подаются на статорные обмотки индукционного фазовращателя 21., Фазовращатель 21 преобразует постоянные напряжения в статорных обмотках в переменное напряжение в роторной

5 обмотке за счет его вращения двигателем 22 постоянного тока.

Напряжение, с ротора подается на первый формирователь 23, который формирует короткие импульсы, соот0ветствующие переходам через нуль напряжения U через каждый период. Эти ймпульсы подаются на триггер 29, опрокидывая его и открывая элемент 30 совпадения для прохождения коротких счетных импульсов с генератора 31

на счетчик 32 импульсов. Измеритель. ный триггер 29 опрокидывается коротким импульсом с второго формирователя 28после подачи на него опорного напряжения с генератора 20 опорного нaпpяkeния. После этого на выходе триггера 29 возникает сигнал закрышающий элемент 30 совпгшения, и счетчик 32 импульсов перестает счиать импульсы. После этохо блок 19

1 управления запоминанием сбрась1вает информацию с блоков 17. и 18 запоминания . Таким образоМ| на выходе триггера 29 возникает прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна измеряемой разности фаз, а показание счетчика импульсов пропорционально измеряемой разности фаз. Перед измерением, когда отсутствует фазовый объект 33, установку нуля осуществляют путем поворота статора относительно вращающегося ротора фазовращателя 21 с помощью приспособления 24 для установки нуля. В результате этого начальный фазовый сдвиг компенсируют и делают равным нулю. Показание счетчика 32 импульсов пропорционально измеренной фазе. С приходом следующего импульса света с лазера происходит сброс показаний счетчика с блока 19, и процесс измерения повторяется аналогично.

Таким образом, с применением предлагаемого устройства можно осуществлять измерение разности фаз между жороткими импульсами света, сводя измерение к измерению разности фаз между гармоническими процессами низкой частоты за период. При этом измерение осуществляется с приходом каждого импульса, т.е. фазометр способен работать по одному импульсу. Такой режим измерения получил название моноимпульсного.