Устройство для измерения периодической разности хода в интерферометрах
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН Ия
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союа Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.10.73 (21) 1962187 26-25 (51) Ч.Кл G 01 В 9i02 с присоединением заявки №вЂ”
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.01.76. Бюллетень ¹ 1 (45) Дата опубликования описания 12.08.76 (53) УДК 535.854 (088,8) (72) Авторь1 изоб,ретения
А. Н. Медведев, В. С. Прохоров, А. Ю, Зыков и В. Л. Власов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РАЗНОСТИ ХОДА
В ИНТЕРФЕРОМЕТРАХ
2-. ционной картине и = — — вол новое число
Л света с длиной волны Л; ZEI — постоянная соста вляющая разности хода, определяющая положение интерференционных полос на диафрагме фотоприемника; z — ам|плитуда исследуемого процесса; z,, — соответственно амплитуда и частота дополнительной модуляци,и.
«Реперными точками» в этом устройстве будут точки обращения в,пуль фототока при значениях аргумента а; = 2hz = 3,82; 7,05; 10,3... (2)
oTKj+EI IIe IEl lI1iI3 z можI ". ак, Преп11ущcством, cTpoEIcTBH явл11ется возможность реализации метода .1улевых измерений по «реперным точкам», для которого характерны высокая точность измерений прн определении нулевых значений фототока:I независимость результата измерений от нс.табильности источника света, нестабнль:!ости положения полос.на диафрагме фотоприемника и нестабильности преобразования сигнал l. Однако при измерении колебательных Ilpoцессоз с амплитудой колебаний меньш z, Устройство относится к оптическим ингерферометрам и предназначено для измерения малых амплитуд колебательных процессов. Оно может быть использовано в виброметрии. акустике и гидроакустике. Известно устройство для измерения перио днческой разности хода в интерферометрах, которое позволяет определять параметры колебательь1ого процесса по реперным точкам, соответствующим моменту .полного размытия (исчезновения) интерференционных полос. Устройство содержит интерферометр, оптическая разность хода которого модулируется исследуемым процессом и дополнительно пе- 15 рсмещением опорного зеркала интерферометра, подключенного через преобразователь перемещения к генератору синусоидальных колебаний, и блок регистрации интерференционной картины, состоящий из последовательно ьключеIIEIbix фотопр иемника с диафрагмой; электрического фильтра и регистратора. Измерения проводят ца частоте первой гармоники фототока дополнительной модуляции, величина которого определяется выражением: l Ië о з1п(2 т о) 10(2 а) 1(2 ад) slil 1д (1) где !El фототок, соответствующий .максимуму распределения освещенности в интерференР1498472 1 :.з 498472 когда гармо>ническля ооставляю1цая фототска равна нулю (1), работа устройства по «реперным точкам» не>возможна, что препятствует пр;!мененшо его в измер;!тельной технике н сннж",åò его метрологическую ценность. Предлагаемое устройство позволяет производить измерения период»ческо1! разности хода в ннтерферометрах по «реперным точкам» при ам>плнтудах колебаний, меньших z. Приllö»TI»àëü»àÿ схема предлагаемого устройства приведена на чертеже. Устройство для измерения периодической разгности хода интерферометров содержит интерферометр 1, опорное зеркало которого уст"новлено !на преобразователь перемещещ!я, подключенный,к генератору синусоидальныx. колебаний 2. Измерительное зеркало установлено на исследуемый объект (либо в измер1>ь тельную ветзь нптерферометра поме!цена среда с переменным показателем преломления). Интерференционная картина проектируется на д»лфрлгму фотоприемника >, выход которого через и последовательно соединенных цепочек преобразова!!Пя сигнала и электрический фильтр 4, настроенный на частоту дополНИТЕ Ь1юй . ГЭД>>ЛЯЦ>1151, Поля< IIOЧЕН К РЕГ>ИСТРЯТОру О. Прн этом !первая цепочка преобразования Выпол!!е!Па в виде усилителя с»п!Яла 6 с коэффициентом усиления 4, который по выходу подключен к следующей цепочке, а по >входу — к выходу сумматора 7. Один вход сумматора 7 подключен к выходу фотопр;!емн>ика через квадратор 8, а другой вход — через инвертирующий усилитель 9 с коэффициентом усиления, равным 1. Остальные цепочки выполнены аналогично, но без инвертирующих усилителей перед сум" маторами. Усгройство работает следующим образом. Модулированная измеряемым процессо,r ;. $1п Ot и дополнительной модуляцией з, sill >>,/ интерференционпая картина приводит к появлению на выходе фотоприемника сигнала вида: i = 0,5 + 0,5 cos(2kz), где > -— — —, 2 = z > + г>>$1п>>>.>г -, z $1 пг/, (3) о Этот сигнал, направляется по двум каналам, в одном из которых возводится в квадрат i,3 " = — (i !) - -.--0,375 0,5 cos (2/гг) -,— О, >25cos Иг, а В другом нпвертируется i; -- (— — i,) ==-- — -0,5 - О,:>cc>s (2/гз). C) >lAIHToP0м 3TII о»г !!> Ibt складыВЯ>lстс51 i ;"! .—..i - - 4 —. — — 0,125 - - 0,125cos (-1/гз), а ИОлученны5! сигнал усиливается в 4 раза г;," = 41.l =- — О, >, 0,5 cos (4kz). Полученный сигнал подвергается дл ""ь. !ейшей обработке аналогичным образом без ннвертировапия его перед суммированием, т. е. Ц==(г;>) - =- 0,375 — 0,5 cos (4kz) —; — 0,125со$ (8kzi, 10 i = г>6+i,-" =:=- — 0,125 --- 0,125 cos (8kz), is> — 4/7 -- — 0,5+ 0,5 cos (Hkz). После и-кратного преобразования lia выхо,1с по.-лед»ей цепочки пол,чнм: i; = — 0,5 1- 0.5 c os 2" (2:z) ). ii == !„$! п (2 2kzÄ) ./„(2 2kz) J, ;; (2"2kz,) sii! ь,„/. (4) Таких! образом, «реперные точки», согласно (2), соответствующие нулевы I з:>лчениям фототока (4), будут получены пр» з;!аченнях а>:= 2" 2/гя ), Зо а,:Л 0 КУДЯ Я == 2 4 т. е. при значениях z, - 2" рлз ме::ь »х сравнению с (1). Формулы изобрете .I»II Устрон тво для измерения пе >но;1нче«кой разносгн хода в интерферометрлх по «реперным точкам», соответствующим»улевы знаcЯРмОн5!ческой cocTBB:151!oil,P>t (>OTotoка OT интерференционной карт»1!ы .!а частоте, допол!щтельной модуляции, вклю га!оп.ее В 5 сеоя интерферометр, оптическл51 рлз:!0«т:, хода которого модулируется исследуемым Ilpoцессом и дополнительпыми колебап5!51л!и опорного зеркала, блок измерения гармош>ческой составляющей фототока, содержащий фотоприемник с диафрагмой, электрический фильтр н регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения «реперных точек» прн меньших зиячениях амплитуды нер»одической разности хода, между выходом фотопр»емника и входом фильтра последовательно включены и цепочек преобразования сигнала, первая нз которых выполне1!л ь инде усилителя с коэфф»пиентом ус»леllllя /, нодключе!нного 110 выходу к следующей нсно гке. Я ПО ВХОДУ вЂ” К ВЫХОДУ C) >IМЗТОРЛ, О->ll;l НЗ ВХОДОВ КОТОПОГО ЧЕРЕЗ КВЯДРЯТОР IIO;i!0, !!0>!ЕН lII ix0;! » фо гоприемннкл. а другой !гхо,: по.>к, 11очен к то>!1 же !11>отонр!!См инку чер "3» !Верa ÷IITûâàÿ (3) и Выделяя сигнал первой 20 1 г! IO. I05!и1 и частоты и, допол»»TO 1ьнои моду> ляцни, на выходе фильтра 4 будем иметь: 498472 Г, Составитель Н. Решетников Техред А. Камышникова Корректор В. Гутман Редактор Т. Орловская Заказ 713/908 Изд, № 181 Тираж 864 Подпнсно ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Я-35, Раушскаи наб., д. 4Л Тип. Харьк. фнл. пред. «11ате т» тирующий усилитель с коэффициентом передачи 1, а остальные цепочки преобразования выполнены одинаковым образом без инвертирующих усилителей на входах сумматоров.
