Следящий цифровой фазометр оптического диапазона

 

О П И С А Н И Е 397852

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 10.1.1972 (№ 1736509/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 17.IX.1973. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 30.1.1974

М. Кл. G 01г 25!00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и аткрытий

УДК 621.317.772(088.8) Авторы изобретения

О. Н, Емалеев, В. И. Назарчук, В. В. Покасов, М. М. Райзман и Л. Г. Шошин

Заявитель

Институт оптики атмосферы Сибирского отделения

АН СССР

СЛЕДЯЩИЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР ОПТИЧЕСКОГО

ДИАПАЗОНА

Известны следящие цифровые фазометры оптического диапазона, содержащие фотосмеситель, включающий пьезокерамический элемент с приклеенным к нему плоским зеркальцем для периодической модуляции одного из оптических путей, фотоприемника, генератор, реверсивный счетчик.

Цель изобретения — повышение точности измерения, получение результатов непосредственно в цифровой форме, устранение влияния амплитудных флуктуаций оптического поля на результаты измерений.

Предлагаемый фазометр отличается тем, что последовательно с фазовым модулятором опорной волны включен фазовый оптический компенсатор, а на выходе синхронного детектора включены два разнополярных пороговых устройства, выходы которых соединены со входами логических схем «И», в свою очередь соединенных с двумя входами многоразрядного реверсивного двоичного счетчика, ко вторым входам схем «И» подключен выход генератора тактовых импульсов, первые, например, шесть или семь разрядов реверсивного двоичного счетчика через цифро-аналоговый преобразователь соединены с фазовым компенсатором.

Функциональная схема фазометра изображена на чертеже.

Фазометр состоит из оптического смесителя, содержащего зеркало 1, полупрозрачную пластину 2 и фазовый модулятор 3, фазового компенсатора 4, фотоприемника 5, полосового

5 усилителя 6, синхронного детектора 7, пороговых устройств 8 и 9, логических элементов

10 и 11, генератора тактовых импульсов 12, реверсивного многоразрядного двоичного счетчика 13, цифро-аналогового преобразова10 теля 14, генератора 15.

Оптические сигналы, разность фаз между которыми необходимо измерить, поступают в оптический смссптсль. Здесь волна, выбранная в качестве опорной, подвергается допол15 нительной гармонической фазовой модуляции модулятором 3 и совмещается с помощью зеркала 1 и пластины 2 со второй, которую в дальнейшем будем называть сигнальной. Фотоприемник 5 принимает суммарную оптиче20 скую волну.

Сигнал с фотоприемника 5 через полосовый усилитель 6 поступает на синхронный детектор 7. При разности фаз, меньшей некоторой величины, выбранной в качестве пороговой, 25 пороговые устройства 8 и 9 не срабатывают, и схема находится в равновесии.

При наличии фазового рассогласования, в зависимости от знака ухода фазы, срабатывает пороговое устройство, например, 8. Далее

ЗО с помощью схемы «И» 10 импульсы тактового

397852 генератора 12 поступают на вход двоичного реверсивного счетчика 13.

Многоразрядный двоичный счетчик состоит из цепочки триггеров, так что первый триггер срабатывает от каждого импульса, чередуя состояние «О» или «1», а состояния каждого из следующих триггеров чередуются вдвое реже, чем у. предыдущего. Таким образом, второй триггер запускается каждым вторым входным импульсом, третий — каждым четвертым и т. д. Если сначала все триггеры .находились в состоянии «О», то после прихода определенного числа импульсов состояния триггеров отразят это число в двоичной системе исчисления.

Схема реверса, входящая в состав двоичного счетчика, в случае срабатывания второго порогового устройства 9 изменяет связи между триггерами так, что импульсы тактового генератора через схему «И» 11 поступают на второй вход счетчика и вместо увеличения записанного в состояниях триггеров числа, начинают его уменьшать, т. е. происходит вычитание нового количества импульсов из пришедшего ранее.

В зависимости от знака разности таз входного и опорного сигналов в счетчике происходит или сложение или вычитание импульсов тактового генератора. С каждым триггером счетчика связа.н свой электронный ключ. Состояние ключей отражает состояние триггеров и используется как результат в цифровой форме.

При выбранной «цене» младшего разряда

0,1,рад для обработки разности фаз в пределах одного периода 2л рад используются тригтеры в первых разрядах двоичного счетчика 13, с которыми связаны токовые ключи, составляющие цифро-аналоговый преобразователь 14.

Ток каждого ключа пропорционален разряду соответствующего триггера. Токи ключей складываются на общей нагрузке. Суммарный сигнал изменяется не монотонно, а ступеньками, равными току, который протекает через нагрузку при включении младшего разряда, Выход цифро-аналогового преобразователя регулируется таким образом, чтобы при полном заполнении шести первых разрядов счетчика изменение фазы опорной волны с помощью фазового компенсатора 4 соответствовало величине 2л радиан.

При разности фаз, превышающей 2л рад, следующие разряды двоичного счетчика 13 регистрируют число полных периодов, входящих в эту разность.

5 Следовательно, диапазон измерений легко расширить простым добавлением необходимого числа старших разрядов счетчика. При наборе счетчиком 64 импульсов, т. е. при достижении фаз 2я, рад, включается седьмой разряд

10 счетчика с весом состояния «1» 2л рад, все шесть младших разрядов возвращаются в состояние «О» и, следовательно, фазовый компенсатор оказывается в исходном состоянии.

Благодаря этому., независимо от величины из15 меряемой разности фаз, фазовый компенсатор работает только на участке рабочей характеристики 0 — 2я рад, чем обеспечивается минимум нелинейных искажений. Конкретное исполнение фазового модулятора и фазокомпен20 сатора не имеет принципиального значения.

Они могут быть выполнены в виде блока из двух пьезокерамических элементов с приклеенным к нему плоским зеркальцем или из электрооптических материалов.

Предмет изобретения

Следящий цифровой фазометр оптического диапазона, содержащий оптический смеситель

ЗО с фазовым модулятором, соединенный с фотоприемником, выход которого через полосовой усилитель, синхронный детектор связан с генератором, нелинейные элементы и реверсивный счетчик, отличающийся тем, что, с с целью повышения точности измерения, получения результатов непосредственно в цифровой форме, устранения влияния амплитудных флуктуаций оптического поля на результаты измерений, последовательно с фазовым моду40 лятором опорной волны включен фазовый оптический компенсатор, а на выходе синхронного детектора включены два разнополярных пороговых устройства, выходы которых соединены со входами логических схем «И», в свою

45 очередь соединенных с двумя входами многоразрядного реверсивного двоичного счетчика, ко вторым входам схем «И» подключен выход генератора тактовых импульсов, первые, например, шесть или семь разрядов реверсивного

50 двоичного счетчика через цифро-аналоговый преобразователь соединены с фазовым компенсатором.

397852

Составитель А. Прохорова

Техред А. Камышникова

Редактор Б. Федотов

Корректор А. Васильева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3719/14 Изд, Мз 94 Тира>к 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5