Лазерний інтерферометр

Лазерний інтерферометр, який складається з лазера, джерела живлення, оптичної системи, приймальної частини з послідовно з'єднаних фо 3 13, отже фотострум цього діода буде змінюватись при зміні інтерференційної картини. Інтерференційна картина формується світловими імпульсами лазерного променя, що слідують із заданою генератором частотою. Конденсатор 14 та резистор 15 утворюють резистивно-ємнісний фільтр живлення фотодіода, величина опору резистора 16 визначає величину напруги зміщення фотодіода. З допомогою конденсатора 17, відділяється перемінний корисний сигнал від постійної складової напруги, сформованої внаслідок поданої від джерела живлення напруги зміщення та дії на фотоприймач прямого чи розсіяного світла. Резонансний підсилювач реалізований на операційному підсилювачі 18. Смуга пропускання та резонансна частота резонансного підсилювача визначаються відповідно опором резистора 19 і параметрами елементів конденсатора 20 та дроселя 21. Величина коефіцієнта підсилення підсилювача задається співвідношенням опорів 22 і 23. З резонансного підсилювача підсилений сигнал подається на синхронний інтегратор. Синхронний інтегратор позволяє покращити співвідношення сигнал/шум і складається з двох ідентичних ланок, з'єднаних паралельно одна одній, що містять паралельно з'єднані конденсатори 24, 25, керовані сигналом генератора модуляції електронні ключі 26, 27, резистор 28 та логічний елемент 29, що виконує функцію НІ. На вхід логічного елемента і електронного ключа 26 подається напруга генератора модуляції, сигнал з виходу логічного елемента 29 подається на вхід електронного ключа 27. Синхронний інтегратор підключений до входу синхронного детектора реалізованого на операційному підсилювачі 30. Підбором опорів резисторів 31, 32, 33 забезпечується рівність модулів коефіцієнта передачі за напругою операційного підсилювача в інвертуючому та неінвертуючому режимах. Зміна режиму роботи операційного підсилювача 30 здійснюється зміною стану електронного ключа 34. Стан ключа 34 змінюється під впливом керуючого сигналу, що подається з виходу генератора модуляції. З виходу синхронного детектора сигнал подається на фільтр конденсатор 35 та резистор 36. Через роздільний конденсатор 37 сигнал подається на потенціометр 38 регулювання рівня сигналу. Через роздільний конденсатор 39 продетектований і відфільтрований сигнал подається на підсилювач низької частоти 40. Коефіцієнт підсилення операційного підсилювача 40 задається співвідношенням опорів резисторів 41, 42. За допомогою резистора 43 та конденсатора 44 понижується коефіцієнт підсилення підсилювача низьких частот на частотах вищих 40 кГц. Вихідний сигнал операційного підсилювача 40 підсилюється за струмом емітерними повторювачами 45, 46 і через роздільний конденсатор 47 сигнал подається на ЕОМ. Особливістю конструкції лазерного інтерферометра є те, що прилад зібраний в одному корпусі на двох друкованих платах А1 і А2 із двостороннього фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм, передавач екранований мідною пластиною, розміщеною між А1 і А2. На платі А1 розміщені: генератор керування інтенсивністю лазерно 66478 4 го променя, лазер 9, біпризма 10, нерухома відбиваюча поверхня 12. На платі А2 розміщені такі блоки: фотодіод, блок живлення фотодіода, резонансний підсилювач, синхронний інтегратор та синхронний детектор, фільтр НЧ, підсилювач НЧ. Приклад 1. Лазерний інтерферометр працює в такий спосіб. Живлення мікросхеми К561ЛА7, на якій виконано генератор, здійснюється від того ж джерела, що живиться вся схема. Приймач і передавач налаштовуються на однакові частоти. Частота генерованих коливань задається резистором 3 та конденсатором 4. Генератор керування інтенсивністю лазерного променя генерує імпульси частотою 40 кГц, які після генератора підсилюються підсилювачем сформованим на двох транзисторах 6, 7 і через струмообмежуючий резистор 8 імпульси відповідної частоти подаються на лазер 9. Лазерний промінь направляється на біпризму 10, що розділяє лазерне світло на два світлові промені сигнальний та опорний. Сигнальний промінь, відбиваючись від вібруючої поверхні 11, змінює різницю ходу за законом переміщення відбиваючої поверхні, а опорний промінь відбивається від нерухомої відбиваючої поверхні 12. В точці накладання сигнального та опорного променів формується інтерференційна картина, яка змінюється за законом переміщення відбиваючої поверхні. Формування інтерференційної картини здійснюється на поверхні фотодіода 13, отже фотострум цього діода буде змінюватись при зміні інтерференційної картини. При цьому інтерференційна картина формується світловими імпульсами лазерного променя, що слідують з частотою 40 кГц заданою генератором. З фотодіода 13, сигнал через роздільний конденсатор 17 подається на резонансний підсилювач, коливальним контуром 20, 21 задається максимальний коефіцієнт підсилення на частоті слідування світлових імпульсів лазера, тобто на частоті 40 кГц. Змінним резистором 19 регулюють смугу пропускання резонансного підсилювача. З резонансного підсилювача підсилений сигнал подається на синхронний інтегратор, який складається з двох ідентичних ланок, з'єднаних паралельно одна одній, що містять паралельно з'єднані конденсатори 24, 25 та керовані сигналом генератора модуляції електронні ключі 26, 27. Сигналом генератора модуляції здійснюється синхронне і протифазне керування станом ключів 27, 28. Тому кожна з півхвиль підсиленого сигналу інтегрується лише одним з конденсаторів 24 або 25. Сигнал з синхронного інтегратора подається на вхід синхронного детектора виконаного на мікросхемі 30 КР548УН1А, та електронному ключі на транзисторі 34. Далі сигнал фільтрується фільтром низьких частот 35, 36, подається на потенціометр 38, який регулює рівень сигналу, що подається на вихідний підсилювач. Транзистори 45, 46 використано для збільшення допустимої величини струму навантаження. Сигнал через роздільний конденсатор 47 подається на ЕОМ. Таким чином підвищується завадозахищеність та надійність роботи схеми лазерного інтерферометра. В межах динамічного діапазону фотодіода лазерний інтерферометр стає не чутливим до стороннього чи розсіяного світла. 5 Джерела інформації: Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 66478 6 1. Долгих Г.И. Мобильный лазерный интерферометр. Приборы и техника эксперимента, 2010. № 1. - С. 174-175. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601