Способ определения степени поглощения излучения в оптической среде

 

Изобретение относится к оптическим измерительным приборам и может быть использовано при построении измерителей параметров оптической среды. Целью изобретения является снижение погрешностей измерения степени поглощения излучения в оптической среде. Это достигается выделением в двух пространственно-разнесенных точках первых гармоник частоты модуляции и сравнением их фаз. Способ дает возможность измерений степени поглощения излучения на участках малых размеров и пространственной фильтрации сигналов от отражателей в случае присутствия посторонних, отражающих свет предметов, что особенно важно в производственных условиях. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

150 4 С 01 N 21/59

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

hO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИНМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4277123/31-25 (22) 06.07.87 (46) 23.05.89. Бюл. К 19 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Г.В. Меркишин (53) 55 1. 508 (088. 8) (56) Патент США h» 4111559, кл. G 01 N 21/26, опублик. 1978.

Аппаратура и методики дистанционного зондирования параметров атмосферы./Иод ред. В.Е. Зуева. Новосибирск: Наука, 1980, с. 3. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ПОГЛОЦ ЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ В ОПТИЧЕСКОЙ

СРЕДЕ (57) Изобретение относится к оптичесИзобретение относится к оптическим измерительным приборам и может быть использовано при построении измерителей параметров оптической среды.

Целью изобретения является снижение погрешностей измерения.

Способ заключается в следующем.

Монохроматическое излучение с гармонической амплитудной модуляцией излучается в направлении двух идентичных отражателей, установленных на границах исследуемого участка оптической среды, на котором предстоит определить степень поглощения излучения. Отраженные сигналы взаимодействуют (интерферируют) в плоскости расположения двух квадратичных фотоприемников, апертуры которых значительно .меньше ширины интерференционной полосы и разнесены друг от друга на

„.80„„1481651 А1 ким измерительным приборам и может быть использовано при построении измерителей параметров оптической среды. Целью изобретения является снижение погрешностей измерения степени поглощения излучения в оптической среде. Это достигается выделением в двух пространственно-разнесенных точках первых гармоник частоты модуляции и сравнением их фаз. Способ дает возможность измерейий степени поглощения излучения на участках малых размеров и прострайственной фильтрации сигналов от отражателей в слу- . чае присутствия посторонних, отражающих свет, предметов, что особенно . а важно в производственных условиях.

1 ил. расстояние, равное четверти ее периода, причем один из фотоприемников располагается в максимуме интерференционной полосы. Степень поглощения (р излучения на трассе между отражателяии характеризуется аеличиксй Ч=)Р /р,, иее где Р,, Рп — мощности сигналов в плоскости апертур фотоприемников от

Фри ближнего и дальнего отражателей соответственно.

Измерение степени поглощения излучения на исследуемом участке оптической среды основано на выделении в двух пространственно разнесенных фотоприемниках первых гармоник частоты модуляции и сравнении их фаз. Результаты измерений наиболее надежны в случае большой амплитуды выделяемых гармоник и заметного отличия их фаз, обусловленного поглощением излучения

1481651

30 на исследуемом участке. Однако при этом одному значению разности .фаэ соответствует два значения степени поглощения излучения в оптической среде q и о . Для устранения неоднозначности следует изменить частоту модуляции и повторить измерения. Ввиду того, что измерения на этой частоте обладают меньшей достоверностью, так как уровни сигналов будут значительно меньше, то полученные измерения используют для устранения неоднозначности основных измерений. С полученными дополнительно двумя значениями степени поглощения излучения

q> и ц4 сравнивают значения 1„ и с и считают достоверным тот из параметров, который ближе к одному иэ значений я. и я, I

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ.

Излучение монохроматического источника 1 проходит через модулятор

2, в котором осуществляется амплитудная модуляция излучения по гармоническому закону с частотой гармонического сигнала, поступающего иэ генератора 3. C выхода модулятора 2 излучение поступает в направлении исследуемого участка оптической среды, на границах которого расположены отражатели 4 и 5, Отраженные отражателями 4 и 5 сигналы принимаются квадратичными фотодетекторами 6 и 7, установленными в дальней зоне. С выходов квадратичных фотодетекторов 6 и

7 сигналы поступают на фильтры 8 и 9, выделяющие первую гармонику частоты модуляции излучения. Выходные сигналы фильтров 8 и 9 усиливаются в усилителях 10 и 11 и поступают на фазовый детектор 12. Выходной сигнал фазового детектора 12 подается на вычислитель

13 степени поглощения излучения, в котором по величине разности фаз сигналов определяется степень поглощения излучения на трассе между отражателями. Выходной сигнал вычислителя

13 фиксируется регистратором 14.

Перед началом измерений фотодетектор 6 с помощью блока 15 механических перемещений перемещается в плоскости расположения отражателей и перпендикулярно направлению прихода отраженных сигналов, при этом фиксируются положения двух максимумов интерферен-! ционных полос по максимальным показаниям милливольтметра 16, на который подается выходной сигнал усилителя

10. После этого фотодетектор 6 устанавливается в максимуме интерференционной полосы, а фотодетектор 7 с помощью блока 15 механических перемещений смещается относительно максимума интерференционной полосы на расстояние, равное одной четверти расстояния между максимумами интерференционных полос.

При величине частоты, равной 1/8 от деления скорости распространения излучения на длину исследуемого участка, обеспечиваются оптимальные условия для измерений степени поглощения излучения.

Предлагаемый способ дает возможность измерений степени поглощения излучения на участках малых размеров и пространственной фильтрации сигналов от отражателей в случае присутствия посторонних, отражающих свет, предметов, что особенно важно в производственных условиях.

Формула из обретения

Способ определения степени поглощения излучения в оптической среде путем направления в исследуемый участок среды монохроматического излучения, модулированного по гармоническому закону, приема в точке максимума интерференционной полосы и в средней точке между ее максимумом и минимумом сигналов, отраженных от установленных на границах участка двух отражателей, выделения в принятых сигналах первой гармоники частоты модуляции, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью снижения погрешностей измерений, монохроматическое излучение модулируют частотой, равной 1/8 от деления скорости распространения излучения на длину исследуемого участка, измеряют разность

50 фаз в двух точках приема первой гармоники частоты, модулируют излучение частотой, отличной от первой, аналогично измеряют разность фаз в двух. точках приема при этой частоте моду- лицин и по полученным значениям разности фаз при модуляции различной частотой судят об искомом параметре.

148165 1

Составитель С. Непомнящая

Редактор А. Шандор Техред И.Дидык Корректор Н, Король

З.аказ 2680/44 Тираж 790 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент",.r. Ужгород, ул. Гагарина, 101