Лазерный однокомпонентный измеритель вибрации
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?льтр 25 на длину волны , расположенные на первых выходах первого 12, второго 15 и третьего 19 смесителей соответственно, первый собирающий объектив 26, фотоприемник 27, через объектив 26 связанный с выходами интеренференционных светофильтров 23-25, второй интеренференционный светофильтр 28 на длину волны, второй интеренференционный светофильтр 29 на длину волны и второй интеренференционный светофильтр 30 на длину волны, расположенные на вторых выходах первого 12, второго 15 и третьего 19 смесителей соответственно, второй собирающий объектив 31, световод 32, связывающий выходы интерференционных светфильтров 28-30 через объектив 31 с фотоприемником 27, измеритель 33 доплеровской частоты, вход которого электрически связан с выходом фотоприемника 27, а также оптически связанные второй оптический квантовый генератор 34, излучающий на трех длинах волн , и , и вращатель 35 плоскости поляризации, через который квантовый генератор 34 связан с поляризованным расщепителем 2.
Устройство работает следующим образом.
Луч от квантового генератора 1, пройдя через центральное отверстие диафрагмы 3, фокусируется объективом 4 на диффузно рассеивающей колеблющейся поверхности 5. Рассеянное излучение собирается объективом 4 и через три пары отверстий диафрагмы 3 направляется на смесители 12, 15 и 19. Рассеянный луч 6, пройдя через отверстие а1 диафрагмы 3 (рис.1.2.), поступает на вход первого смесителя 12, отражается от первого зеркала 13 и проходит первый светоделитель 14. Одновременно луч 7, пройдя через отверстие а2 диафрагмы 3 (рис.1.2.), отражается от первого светоделителя 14 и пространственно совмещается с лучом 6. Далее пространственно совмещенные лучи 6 и 7 проходят через первый интерференционный светофильтр 23 на длину волны и через объектив 26 направляются на фотоприемник 27.
Аналогичным образом пространственно совмещаются рассеянные лучи 8 и 9, прошедшие через отверстия б1 и б2 диафрагмы 3 (рис.1.2.), с помощью второго смесителя 15 и рассеянные лучи 10 и 11, прошедшие через отверстия в1 и в2 диафрагмы 3 (рис.1.2.), с помощью третьего смесителя 19.
Рис. 1.2. Диафрагма 3 с указанием расстояний L1, L2, L3 между попарно симметричными отверстиями: а1 и а2 , в1 и в2 , б1 и б2
Далее пространтвенно совмещенные лучи 8 и 9, 10 и 11, пройдя через первый интеренференционный светофильтр 24 на длину волны и первый интеренференционный светофильтр 25 на длину волны соответственно, направляются объективом 26 на фотоприемник 27.
Если расстояние между отверстиями в парах отверстий диафрагмы 3 выбрать равными
где - фокусное расстояние объектива 4;
- расстояние между отверстиями в парах отверстий диафрагмы 3 (рис.1.2.);
- длины волн излучения оптического квантового генератора 1,
то в результате оптического гетеродирования рассеянного излучения на трех длинах волн ,, на выходе фотоприемника 27 формируется переменная составляющая сигнала, частота которого пропорциональна виброскорости, а амплитуда равна суперпозиции трех доплеровских сигналов одной частоты. Для того, чтобы результирующий сигнал был максимален, эти три сигнала должны быть синфазны. С этой целью во втором 15 и третьем 19 смесителях установлены первый 17 и второй 21 фазорегуляторы соответственно.
Для увеличения мощности полезного сигнала рассеянное излучение с вторых выходов смесителей 12, 15 и 19, не попавшее на первые светофильтры 23-25, направляется на вторые интеренференционные светофильтры 28-30, настроенные на длины волн ,, соответственно. Далее излучение с помощью объектива 31 и световода 32 направляется на фотоприемник 27.
В тех случаях, когда необходимо измерить параметры вибрации объекта 5, находящегося на большом расстоянии, а мощности квантового генератора 1 недостаточно, то необходимо использовать второй квантовый генератор 34, излучающий также на трех длинах волн ,,. Линейно поляризованный луч с помощью вращателя 35 плоскости поляризации преобразуется в линейно поляризованное излучение с азимутом, отличающимся от азимута линейно поляризованного луча генератора 1 на 90. С помощью поляризованного расщепителя 2 лучи пространственно совмещаются и затем фокусируются объективом 4 на поверхности 5 объекта.
Далее устройство работает аналогично описанному при использовании только одного квантового генератора.
Сигнал с выхода фотоприемника 27 поступает в измеритель 33 доплеровской частоты, с помощью которого регистрируются амплитуда, частота вибрации и виброскорость.
.2 Формула изобретения
.Лазерный однокомпонентный измеритель вибрации, содержащий оптически связанные первый оптический квантовый генератор, оптический преобразователь, диафрагму и фокусирующий объектив, первый и второй светоделители, делящие лучи на два пучка, первое, второе и третье зеркала, первый и второй собирающие объективы, первый интеренференционный светофильтр на длину волны ?1, первый интеренференционный светофильтр на длину волны ?2, фотоприемник и блок обработки, вход которого связан с выходом фотоприемника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен вторым оптическим квантовым генератором, вращателем плоскости поляризации, расположенным между вторым оптическим квантовым генератором и оптическим преобразователем, третьим светоделителем, делящим луч на два пучка, первым и вторым фазорегуляторами, первым интерференционным светофильтром на длину волны ?3, вторым интерференционным светофильтром на длину волны ?1, вторым интерференционным светофильтром на длину волны ?2, вторым интерф