Лазерный однокомпонентный измеритель вибрации
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
/p>
Построим синфазные сигналы на выходе фотоприемников (рис.2.13 - 2.15.):
Рис. 2.13. Амплитуда сигнала на выходе 1-го фотоприемника
Рис. 2.14. Амплитуда сигнала на выходе 2-го фотоприемника
Рис. 2.15. Разность интенсивностей 1-го и 2-го пучков
2.5 Расчет градуировочных характеристик датчика
Угол пересечения пучков:
? = 8deg = 0.14 (рад)
Расстояние от плоскости измерения до плоскости приема:
R = 210 (мм)
Интенсивность излучения:
Eo = 1
Длина волны излучения лазера:
? = 0.0007328 (мм)
Волновой вектор:
k = 2 ,
Диаметр пучка в зоне измерения:
b0 = 0.1 (мм)
Диаметр частицы:
D = 0.001, 0.002..0.1 (мм)
Сопротивление нагрузки ФЭУ:
Rn = 50 (Ом)
Заряд электрона:
e1 = 1.602191710-19 (Кл)
Частота излучения лазера:
, (мм/с)
Квантовая эффективность ФЭУ:
? = 0.2
- Коэффициент усиления ФЭУ:
M = 105
- Константы:
число ? = 3.142
постоянная Планка: h = 6.626196 10-34 (Дж)
скорость света: с = 3 1011 (мм/с)
Координаты зоны измерения:
y=0, z = 0, m=10, n = 10
Расстояние между пучками в плоскости приема:
Si = 2,
= 14.685 (мм)
Период интерференционного поля:
(мм)
Основание функции Бесселя:
Значение координаты х:
x = = 2.626
Коэффициенты, отображающие составляющие функции Бесселя:
Коэффициенты (1-й пучок):
Первая часть зоны измерения (формула элипсоида):
Вторая часть зоны измерения:
,
Третья часть зоны измерения:
Четвертая часть зоны измерения:
Зависимость интенсивности рассеянного излучения 1-го пучка от диаметра частицы:
Коэффициенты (2-й пучок):
Первая часть зоны измерения (формула элипсоида):
Вторая часть зоны измерения:
,
Третья часть зоны измерения:
Четвертая часть зоны измерения:
Зависимость интенсивности рассеянного излучения 2-го пучка от диаметра частицы:
Построение градуировочных характеристик датчика:
Рис. 2.16. Зависимость амплитуды сигнала от диаметра частицы на выходе 1-го фотоприёмника
Рис. 2.17. Зависимость амплитуды сигнала от диаметра частицы на выходе 2-го фотоприёмника
Рис. 2.18. Градуировочная характеристика суммарного рассеянного излучения
Таким образом, построив градуировочные характеристики для рассеянного излучения на выходе 1-го и 2-го фотоприёмников видно, что при увеличении диаметра частицы возрастает интенсивность рассеянного излучения.
3. Метод Мюллера и Джонса
Расчетные методы Мюллера и Джонса чрезвычайно полезны для определения влияния различных поляризаторов и фазовых пластинок на проходящий через них пучок света. Метод Мюллера применим также к рассеянию света.
Метод Мюллера представляет собой матричное описание светового пучка и оптического устройства, через которое проходит свет, и позволяет вычислить результат взаимодействия света с этим устройством.
Преимущества метода Мюллера состоят в том, что он дает возможность: а) сконцентрировать все необходимые для описания пучка света параметры в едином выражении, б) записать в едином выражении все параметры поляризатора или фазовой пластинки и в) получить результат взаимодействия света с системой различных оптических элементов (поляризаторы, фазовые пластинки, рассеивающие устройства) рассеивающие устройства) путем простого перемножения соответствующих выражений по определенным правилам.
Пучок света описывается вектором Стокса, определяемым четырьмя параметрами I, М, С, S, которые связаны с интенсивностью, преимущественной горизонтальной поляризацией, преимущественной поляризацией под углом +45 и преимущественной правой круговой поляризацией. Этот вектор записывается обычно в виде вертикального столбца или (менее формально) в виде горизонтальной строки:
или {I, M, C, S}.
Спектральная ширина пучка предполагается, с одной стороны, достаточно большой для того, чтобы свет мог быть неполяризованным, а с другой стороны - достаточно малой, чтобы применяемые оптические устройства можно было считать ахроматическими.
Выражение, описывающее любое оптическое устройство (поляризатор, фазовую пластинку и т. д.), называется матрицей Мюллера. Она состоит из четырех строк и четырех столбцов 44-матрица) и содержит, таким образом, 16 элементов. К счастью, во многих случаях большинство элементов равно нулю. Конкретные матрицы характеризуют не только само устройство, но и его ориентацию (азимут).
Матрица описывает оптическое устройство по отношению только к одному выходящему пучку света. Так, с помощью матрицы Мюллера можно исследовать только один из двух пучков, выходящих из призмы Волластона. Если же оба они представляют интерес, то необходимо пользоваться двумя матрицами и провести два отдельных расчета.
Умножение матриц Мюллера производится по обычным правилам матричной алгебры. Необходимо соблюдать следующее условие: вектор, представляющий падающий свет, записывается справа, а матрицы, соответствующие различным устройствам, располагаются последовательно друг за другом, так что матрица устройства, проходимого светом последним, записывается слева.
Метод расчета, предложенный в 1940 и 1941 гг. Джонсом, представляет собой другой способ, в котором входящий пучок описывается с помощью вектора, оптическое устройство - с помощью матрицы, а результат взаи