Лазерний інтерференційний віброметр

Реферат: UA 80947 U UA 80947 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальної техніки, а саме до пристроїв, за допомогою яких можна дистанційно отримати інформацію про амплітуду та частоту переміщення відбиваючої лазерний промінь поверхні. У випадку, якщо переміщення здійснюється під впливом, наприклад, акустичного сигналу, то прилад забезпечує можливість дистанційно реєструвати цей сигнал. Як найближчий аналог прийнятий лазерний інтерференційний віброметр [1], який складається з лазера, по ходу вимірювального променя якого послідовно розміщені фазова пластина λ/2, оптичний блок інтерферометра, у опорному плечі якого розміщено фазову пластину λ/8 та плоске дзеркало, у вимірювальному плечі - поверхня, коливання якої вимірюються, та приймальної системи, яка складається з двох фотодіодів. На фіг. 1 приведена функціональна схема прийнятого за прототип пристрою, на якій показано: лазер 1, фазова пластина λ/2 2, світлоділильний куб 3 та 7, фазова пластина λ/8 4, плоске дзеркало 5, поверхня, коливання якої вимірюються 6 та фотодіоди 8 та 9. Недоліками найближчого аналогу є те, що для нормального функціонування приладу відбиваюча лазерний промінь поверхня, коливання якої треба вимірювати, має бути розташована перпендикулярно до падаючого променя. Якщо промінь не перпендикулярний до поверхні, виникають великі похибки вимірювання. В основу корисної моделі поставлена задача створення приладу, який зможе правильно працювати при невеликому нахилі поверхні, коливання якої вимірюються, а також видавати інформацію про кут нахилу поверхні. Поставлена задача вирішується тим, що у оптичній системі плоске опорне дзеркало замінене на сферичне, у приймальній системі фотодіоди замінені на дві матриці приймачів, а також додано мікропроцесор, у якому будуть оброблятися отримані інтерферограми. Принципова оптична схема пропонованого віброметра представлена на фіг. 2. Як джерело використовується лазер 1 з лінійно поляризованим випромінюванням. Лазерний пучок потрапляє в інтерферометр Майкельсона, в якому як світлодільник використовується ділильний куб 3, який нечутливий до поляризації випромінювання. Такий світлоділильний куб необхідний, щоб в рівній мірі відбивати та пропускати лінійно поляризоване випромінювання. Після ділильного куба 3 один промінь прямує на досліджуваний об'єкт 6, що рухається (вимірювальний канал), а другий - у опорне плече інтерферометра. В опорному плечі інтерферометра встановлена фазова пластина λ/8-4. В результаті дворазового проходження світла через фазову пластину, між звичайною і незвичайною хвилями в опорному плечі виникає різниця фаз π/2 радіан, яку треба створити. Подальше завдання полягає в тому, щоб просторово розділити ці дві складові опорної хвилі, а потім кожну окремо скласти з вимірювальної хвилею, відбитої від сферичного дзеркала 5. Для цього використовується поляризаційний світлоділильний куб 7, який пропускає світло з одним напрямком поляризації і відбиває світло з ортогональним першому напрямком поляризації. Так як звичайна і незвичайна хвилі поляризовані у взаємно ортогональних напрямках, то одна з них відіб'ється ділильної гранню поляризаційного світлоділильного куба, а інша пройде через цю грань. При цьому необхідно, щоб головні напрямки фазової пластини збігалися з головними напрямами поляризаційного дільника. В іншому випадку буде неможливо повністю розділити ортогонально поляризовані складові опорної хвилі по двох каналах реєстрації. Предметна хвиля буде ділитися поляризаційним кубом на рівні частини в тому випадку, якщо площина поляризації цієї хвилі становитиме кут 45° з оптичною віссю дільника. Домогтися цього можна помістивши додаткову фазову пластину λ/2-2 безпосередньо після джерела випромінювання, за допомогою якої можна обертати площину поляризації вихідного випромінювання на вході в інтерферометр. За поляризаційним дільником по ходу променя розташовуються дві матриці 8 і 9. За допомогою сферичного дзеркала 5 матриці повністю освітлені опорним променем, фронт якого є сферичним. У якусь частину матриць, в залежності від нахилу поверхні, коливання якої вимірюються, буде падати промінь з вимірювального каналу, фронт якого є плоским. Дві матриці реєструють результат інтерференції цих двох променів. По положенню центра інтерференційної картини можна визначити кут нахилу поверхні, коливання якої вимірюються, а сама інтерференційна картина (різна на кожній матриці) формує синфазні та квадратурні складові інтерференційного сигналу (з подальшою фазової демодуляцією у електронному блоці), по якій визначаються амплітуда та частота коливання поверхні. Сигнали з двох матриць далі потрапляють на мікропроцесор, в якому відбувається розрахунок кута нахилу, а також амплітуди та напряму переміщення поверхні, коливання якої вимірюються. 1 UA 80947 U 5 Технічний результат полягає у можливості виміру віброзміщення поверхні навіть при невеликих її нахилах, а також можливості виміру цього нахилу. Джерело інформації 1. В.В. Лычагов, В.П. Рябухо, Лазерный интерференционный виброметр, Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского, Саратов, 2011. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Лазерний інтерференційний віброметр, що містить лазер, по ходу вимірювального променя якого послідовно розміщені фазова пластина λ/2, оптичний блок інтерферометра, у опорному плечі якого розміщено фазову пластину λ/8 та плоске дзеркало, у вимірювальному плечі поверхня, коливання якої вимірюються, та приймальної системи, яка складається з двох фотодіодів, який відрізняється тим, що у оптичній системі плоске опорне дзеркало замінене на сферичне, у приймальній системі фотодіоди замінені на дві матриці приймачів, а також додано мікропроцесор, у якому будуть оброблятися отримані інтерферограми. 2 UA 80947 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 3