Лазерный однокомпонентный измеритель вибрации
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
еренционным светофильтром на длину волны ?3 и световодом, первый и второй оптические квантовые генераторы выполнены с возможностью излучения на трех длинах волн ,,, оптический преобразователь выполнен в виде поляризационного расщепителя, диафрагма выполнена с семью отверстиями, центральное отверстие находится на оси первого оптического квантового генератора, остальные отверстия попарно симметричны относительно центрального отверстия и образуют первую, вторую и третью пары отверстий, которые расположены в порядке возрастания расстояния между отверстиями в паре, первое зеркало расположено на оси, проходящей через одно из отверстий первой пары диафрагмы, и оптически связано с первым светоделителем, расположенным на оси, проходящей через другое отверстие диафрагмы первой пары, второе зеркало расположено на оси, проходящей через одно из отверстий диафрагмы второй пары, и оптически связано через первый фазорегулятор с вторым светоделителем, расположенным на оси, проходящей через другое отверстие диафрагмы второй пары, третье зеркало расположено на оси, проходящей через одно из отверстий третьей пары диафрагмы, и оптически связано через второй фазорегулятор с третьим светоделителем, расположенным на оси, проходящей через другое отверстие диафрагмы третьей пары, первые интеренференционные светофильтры на длины волн ?1, ?2 и ?3 расположены на выходах первого, второго и третьего светоделителей соответственно и через первый собирающий объектив связаны с фотоприемником, вторые интеренференционные светофильтры на длины волн ?1, ?2 и ?3 расположены на других выходах первого, второго и третьего светоделителей соответственно и через второй собирающий объектив и светопровод связаны с фотоприемником, блок обработки выполнен в виде измерителя доплеровской частоты.
2. Пространственное моделирование рассеянного когерентного излучения на сферических микрочастицах.
Формирование зон измерения:
Рис. 2.1 Ход лучей в дифференциальной схеме:
ОКГ - оптический квантовый резонатор; 1 - пучок излучения;
, 3 - пучки на выходе расщепителя; 4 - расщепитель пучка;
? - угол, под которым пересекаются два пучка; 6 - объектив;
f - фокусное расстояние объектива, центр зона измерения.
При формировании зоны измерения при помощи двух когерентных пучков 2 и 3 (рис.2.1.) в зоне пересечения этих пучков образуется интерференционная область, в которой интерференционные максимумы перпендикулярны плоскости пучков и параллельны оптической оси схемы. Пусть - угол, под которым пересекаются два пучка. В зоне пересечения пучков образуется эллипсоид (область интерференционного распределения). Пучки параллельны и симметричны оптической оси схемы, интенсивности которых равны (рис. 2.2.).
а)
б) в)
г) д)
Рисунок 2.2 а) Формування зони вимірювання; б) фотографія гармонічної зміни освітленості у площині OXfYf, коли ступень просторової когерентності =1; в) результати розрахунку інтенсивності уздовж осі OXf; г) Результати розрахунку інтенсивності уздовж осі OZf; д) результати розрахунку інтенсивності уздовж осі OYf.
Период интерференционной картины:
Интенсивность перераспределения:
,
где - разность фаз;
,
где - длина волны в вакууме;
- оптическая разность хода двух пучков.
При равенстве интенсивностей двух формирующих пучков I2 = I3, распределение интенсивностей в интерференционной картине:
Сигнал в максимуме получается в 4-е раза больше интенсивности излучения пучка:
Амплитуда распределения интенсивности излучения носит волновой характер. Наибольшее значение интенсивности в интерференционной картине происходит при:
Максимум имеет место в случае, когда n=1,2,3… - в этом случае отмечаются максимумы интерференционной картины:
Минимальное значение интенсивности в интерференционной картине получается, когда:
в этом случае отмечаются минимумы интерференционной картины:
При пересечении двух пучков в зоне измерения образуется интерференционная картина (интерференционное поле) рис.2.3.
Рис. 2.3 Формирование зоны измерения.
Распределение интенсивности в лазерном пучке представляет собой распределение Гаусса - в центре пучка максимум.
Размеры эллипсоида определяются из соотношений:
где - радиус перетяжки пучков в фокусе.
Рис. 2.4.Размеры эллипсоида (зоны измерения)
Рис. 2.6. Условие получения градуировочной характеристики. ? - угол между лазерными пучками; S - расстояние между пучками в плоскости приёма (расчета).
Дифракция Фраунгофера
Выделяемая площадь расчета
Рис. 2.7. Выделяемая площадь расчета
Дифракция рассматривает процессы отклонения направления распространения света от прямолинейного при встрече с некоторыми препятствиями или при отражении от них. В случае дифракции Фраунгофера рассматривается падение на препятствие плоской волны (бесконечно удаленный источник света) и подразумевается, что зона наблюдения удалена от препятствия на достаточно большое расстояние (находится на бесконечности). Коротко говоря, это дифракция в параллельных лучах.
Расчитываем интенсивно