[go: up one dir, main page]

SU978047A1 - Method of measuring speed of moving reflective surface - Google Patents

Method of measuring speed of moving reflective surface Download PDF

Info

Publication number
SU978047A1
SU978047A1 SU813300018A SU3300018A SU978047A1 SU 978047 A1 SU978047 A1 SU 978047A1 SU 813300018 A SU813300018 A SU 813300018A SU 3300018 A SU3300018 A SU 3300018A SU 978047 A1 SU978047 A1 SU 978047A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
frequency
speed
measuring
probe
modes
Prior art date
Application number
SU813300018A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Давидович Воловец
Никита Анатольевич Златин
Сергей Александрович Леонтьев
Генрих Сергеевич Пугачев
Original Assignee
Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе filed Critical Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе
Priority to SU813300018A priority Critical patent/SU978047A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU978047A1 publication Critical patent/SU978047A1/en

Links

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

t54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЙЩНИЯ ОТРАЖАЮЩЕЙt54) METHOD OF MEASURING THE RATE OF MOVING REFLECTIVE

tt

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  изменени  скоростей перемещени  поверхностей твердых тел при воздействии на них ударш х волн.The invention relates to a measurement technique and can be used to change the speeds of movement of the surfaces of solids when exposed to shock waves.

Известен интер рометрический способ измерени  скорости перемещени  поверхности, основанный на использовании зффёкта Доплера. Способ заключаетс  в направлении на движущийс  объект светла от источни са люнохроматических когерентных колебаний 1 лазера , сведении этого зондирук цего луча с опорным лучом, содержащим, кроме основной частоты, дополнительную посто нную частоту, и последующей регистрсщии результата интерференции этих двух лучей С13.An intermetric method for measuring the speed of movement of a surface is known based on the use of Doppler pattern. The method consists in directing the moving object light from the source of luminochromatic coherent oscillations 1 of the laser, combining this probe with a reference beam containing, in addition to the fundamental frequency, an additional constant frequency, and then registering the result of interference of these two rays C13.

Основным недостатком известного способа  вл етс  ограничение верхнего предела измер емой скорости, св занное с ограниченными частотными возможност ми регистрирующей аппаратуры .The main disadvantage of this method is the limitation of the upper limit of the measured speed associated with the limited frequency capabilities of the recording equipment.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ измерени  скорости перемещени  отражающей поверхности путем облучени  исследуемой поверхности зондирующим лазерным пучком, совмещени  зондирующего пучка сThe closest to the present invention is a method for measuring the speed of movement of a reflecting surface by irradiating the surface under study with a probe laser beam, combining the probe beam with

ПОВЕРХНОСТИSURFACE

опорным и регистрации результата их интерференции 12.reference and recording the result of their interference 12.

Недостатком способа  вл етс  невозможность измерени  скорости, превышающей некоторое предельное значение, так как при этом частота достигнет предельного дл  регистрирук цей аппаратуры значени  пр. Увеличение скорости выше Vf,p приБодит The disadvantage of this method is that it is impossible to measure a speed exceeding a certain limit value, since in this case the frequency will reach the limit for the equipment registered by the equipment. Increasing the speed above Vf p gains

10 к полной потере информации о ней, поскольку сигнал с частотой выше уже не воспринимаетс  регистрирующей аппаратурой, что вообще исключает возможность ее использовани .10 to a complete loss of information about it, since the signal with a frequency higher is no longer perceived by the recording equipment, which completely excludes the possibility of its use.

1515

Цель насто щего изобретени  повышение верхнего предела измерени  скорости перемещени  отражающей поверхности.The purpose of the present invention is to increase the upper limit of measurement of the speed of movement of the reflective surface.

2020

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  скорости перемещени  отражающей поверхности путем облучени  исследуемой поверхности зондирующим лазер25 ным пучком,.совмещени  зондирующего пучка с опорным и регистрации результата их интерференции, в качестве зондирующего и опорного пучков используютс  лазерные пучки с про30 дольными модами колебаний, при этом разность частот между соседними мо дами выбираетс  из соотношени  f--2fnp где ffip - йредельна  верхн   часто . ., регистрируема  аппара турой ; uf - разность частот между соседними модами колебаний На чертеже изображены спектры су марного сигнала, прог орционального интенсивности света по предлагаемом способу измерени  скорости перемеще ни  свободной поверхности (.показаны только низкочастотные и высокочастотные составл ющие с посто нными частотами). Выбор опорного и зондирующего лучей, содержаи их продольные моды колебаний с частотами где fg - основна  частота излучени  лазера I скорость света в оптическом резонаторе ; длина резонатора лазера | 1,,о,.,., приводит к следующему. Все продольные частотами с fa o-Tf- , . нар ду с основнойчастотой испытывают при отражении от движущейс  поверхности доплеровские сдвиги по частоте. Эти сдвиги практически равны между собой в силу скорости ,небольшой величины по сравнению со скоростью света и незначительно раз личающимис  частотами продольных мод колебаний. После сведени  зондируквдего и оп ного лучей происходит сложение не двух, а многих электромагнитных колебаний с алшлитудами 11 2 И близкими частотами fo-fo A 1 . И на Ёход регистрирукацей ахшаратуры поступает сигнал, пропорциональный суммарной интенсивности света. Спек этого сигнала в общем виде довольно сложный. На чертеже он показан дл  трех мод с амплитудами, равными единице (в относительных единицах) частотами fn D г I Из этого спектра аппаратурой регис рируютс  только те частоты которы лежат левее от ff,p (обозначена на чертеже пунктирНой линией), т.е. в зоне регистрации. Но теперь, кроме посто нной составл ющей и низкочастотной переменной составл ющей д f (t), в спектре суммарного сигнала по вл ютс  низкочастотные составл ющие с посто нными частотами f, af,..., где .f. (fo-fj : f2 /fo-fa/-fи низкочастотные составл клдие с переменными частотами , , , . Все переменные составл ющие на чертэже показаны светлыми лини ми, а посто нные - темныгуш. В верхней части чертежа приведен случай, когда . При этом регистрирующа  аппаратура с верхним частотным пределом г - 1 л - -1- i пр- 2 2 V2.U / ;1выдел ет из всего спектра только Посто нную составл ющую и сигнал с частотой . Далее, при f д . (нижн   часть чертежа ) сигнал с частотой перестает восприниматьс  регистрирующей аппаратурой, но при этом в зону регистрации попадает сигнал с частотой/л --а д/. Причём последн   при возрастании частоты уменьшаетс  (показано стрелками ), доходит до нул  при и снова начинает увеличиватьс , пока uf не достигнет значени  ff,p+3 . При возрастании частота/4 -й{д/ перестает восприниматьс  аппаратурой, но при этом в зону регистрации попадает составл юща  с частотой/df - f,/ и т.д. Последовательно регистриру  эти частоты аппаратурой, настроенной Haff,, можно повысить предел измерени  скорости перемещени  поверхности в 3, 5, ... 2f,+ раз. Бели жеучесть, что продольные моды располагаютс  симметрично относительно основной, получаетс  увеличение в 5, 9, ..., 4„ раз, т.е. теоретически предел отсутствует. Использование предлагаемого способа измерени  .скорости перемещени  отражающей поверхности обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества практическое увеличение верхнего предела-измерени  скорости перемещени  отражающей поверхности не менее чем на пор док ; возможность использовани  при измерении в качестве регистрирующей аппаратуры серийно выпускаемых, относительно недорогих приборов с ограниченным сверху частотным диапазоном, но имеющих . как правило высокую чувствительность и надежность ; возможность использовани  выпускаемых промышленное-; тью газовых лазеров малой (не болееThis goal is achieved in that according to the method of measuring the speed of movement of a reflective surface by irradiating the surface under study with a probe laser beam, matching the probe beam with a reference one and recording the result of their interference, laser beams with progressive 30 ° oscillation modes are used as the probe and reference beams In this case, the frequency difference between adjacent modes is selected from the ratio f - 2fnp where ffip is the most often upper limit. ., registered by the instrument; uf is the frequency difference between adjacent modes of oscillations. The drawing shows the spectra of a strong signal, the projective intensity of light, according to the proposed method for measuring the speed of movement of the free surface (only low-frequency and high-frequency components with constant frequencies are shown). Selecting the reference and probe beams, containing their longitudinal oscillation modes with frequencies where fg is the fundamental frequency of the laser radiation; I is the speed of light in the optical resonator; laser cavity length | 1, o,.,., Leads to the following. All longitudinal frequencies with fa o-Tf-,. In addition to the main frequency, Doppler shifts in frequency are experienced when reflected from a moving surface. These shifts are almost equal to each other due to the speed, a small amount compared to the speed of light and the slightly different frequencies of the longitudinal modes of oscillation. After the probe and the downward rays are reduced, the addition of not two, but many electromagnetic oscillations with the thicknesses 11 2 And the close frequencies fo-fo A 1 occurs. And a registrar receives a signal proportional to the total light intensity. The spectrum of this signal is generally quite complex. In the drawing, it is shown for three modes with amplitudes equal to one (in relative units) with frequencies fn D g I From this spectrum, only those frequencies are recorded by the equipment that lie to the left of ff, p (indicated by a dotted line in the drawing), i.e. in the registration area. But now, besides the constant component and the low-frequency variable component q f (t), low-frequency components with constant frequencies f, af, ..., where .f, appear in the spectrum of the total signal. (fo-fj: f2 / fo-fa / -f and low-frequency components with variable frequencies,,,. All the variable components in the drawing are shown in bright lines, and the constant are darkened. In the upper part of the drawing is the case when. For this recording equipment with the upper frequency limit g - 1 l - -1- i pr-2 2 V2.U /; 1 separates from the whole spectrum only the constant component and the signal with frequency. Further, with f d. (lower part of the drawing ) the signal with frequency ceases to be perceived by the recording equipment, but at the same time the signal from the hour falls into the registration area Toto / l --a d /. And the latter decreases with increasing frequency (indicated by arrows), reaches zero as it starts to increase again, until uf reaches ff, p + 3. With increasing frequency / 4th {d / ceases to be perceived by the equipment, but at the same time a component of the frequency / df - f, /, etc. gets into the registration area. By sequentially registering these frequencies with the equipment tuned by Haff, you can increase the limit for measuring the speed of surface movement by 3, 5, .. . 2f, + times. If the longitudinal modes are arranged symmetrically with respect to the main mode, the magnification is 5, 9, ..., 4 "times, i.e. theoretically there is no limit. Using the proposed method of measuring. The speed of movement of the reflecting surface provides, in comparison with existing methods, the following advantages: a practical increase in the upper limit of measuring the speed of movement of the reflecting surface by at least an order of magnitude; The possibility of using when measuring as a recording apparatus commercially available, relatively inexpensive instruments with a frequency range bounded above, but having. as a rule, high sensitivity and reliability; the ability to use the manufactured industrial; small gas lasers (not more than

50 мВт ) мощности, поскольку отпадает необходимость настройки лазера в одночастотный режим за счет резкого снижени } при -этом мощности излучени .50 mW) of power, since there is no need to tune the laser to single-frequency mode by drastically reducing} at this radiation power.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ измерени  скорости перемещени  отражакнцей поверхности путем Ъблучени  исследуе1«)й поверхности Фондирующим лазерным пучком, совмещени  зондирующего пучка с опорншл и регистрации результата их интерференции , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повьвцени  верхнего предела измep e aJx скоростей, в качестве зондирук цего и опорного пучков используютс  лазерные .пучки с продольными модами колебаний,при этомA method of measuring the speed of movement of a reflecting surface by irradiating a surface with a sponsoring laser beam, combining the probe beam with a support and recording the result of their interference, so that, in order to determine the upper limit of measurement aJx speeds, laser beams with longitudinal modes of oscillation are used as probe and reference beams; разность частот между соседними модами выбираетс  из соотношени the frequency difference between adjacent modes is selected from the ratio -if ,-if где й - разность частот между соседними модами колебанийwhere d is the frequency difference between adjacent modes fnp - предельна  верхн   частота, регистрируема  аппратурой.fnp is the limiting upper frequency recorded by the hardware. Источники информации, прин тые, во внимание при экспертизе 1. Застрогин ю.Ф. Измерение параметров механических колебаний методами оптической интерферометрии. Измерительна  техника, 1972, О 9 С 65 Sources of information taken into account in the examination 1. Zastrogin yu.F. Measurement of mechanical vibration parameters using optical interferometry. Measuring equipment, 1972, O 9 C 65 1515 1965, 36, I 11, р. 1617 (прототип).1965, 36, I 11, p. 1617 (prototype). 2020 ff UfA hfrAf4l lAffAfAl luft Afjil fnP&fl Q ufi-Affl Af4 ufi afrtfAHAfi Afjiltfiff ufA hfrAf4l lAffAfAl luft Afjil fnP & fl Q ufi-Affl Af4 ufi afrtfAHAfi Afjiltfi г/.g /. r: , I I I I /Afi fjtlIf.r:, I I I I / Afi fjtlIf.
SU813300018A 1981-06-11 1981-06-11 Method of measuring speed of moving reflective surface SU978047A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813300018A SU978047A1 (en) 1981-06-11 1981-06-11 Method of measuring speed of moving reflective surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813300018A SU978047A1 (en) 1981-06-11 1981-06-11 Method of measuring speed of moving reflective surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU978047A1 true SU978047A1 (en) 1982-11-30

Family

ID=20962595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813300018A SU978047A1 (en) 1981-06-11 1981-06-11 Method of measuring speed of moving reflective surface

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU978047A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5748295A (en) Method and apparatus for determining the range, direction and velocity of an object
CA2007190C (en) Laser optical ultrasound detection
US4813782A (en) Method and apparatus for measuring the floating amount of the magnetic head
US4129041A (en) Method and apparatus for receiving ultrasonic waves by optical means
SU978047A1 (en) Method of measuring speed of moving reflective surface
Bell et al. An absolute determination of the gravitational acceleration at Sydney, Australia
RU2193166C2 (en) Method of setting fixed amplitudes of vibrations
RU218489U1 (en) Device for measuring complex coupling coefficients in the ring cavity of a laser gyroscope
SU861931A1 (en) Interferometer
SU911168A1 (en) Optical vibrometer
SU1030753A1 (en) Gravity force acceleration absolute value measuring device
SU1231411A1 (en) Optoelectron apparatus for measuring amplitudes of surface acoustic vibrations
SU877444A1 (en) Method and device for measuring vibrational accelerations
JPS6383686A (en) Laser distance measuring instrument
Yoneda et al. Laser probe for surface acoustic wave measurements
SU1404812A1 (en) Method of measuring distance sections
Stanbridge et al. Modal testing using impact excitation and a scanning LDV
SU1441188A1 (en) Heterodyne interference method of measuring displacements
SU1128111A1 (en) Interferention device for checking surface relief
SU1374103A1 (en) Optical method of determining ultrasound wave velocity
SU1585692A1 (en) Method of measuring amplitude of axially symmetric objects
SU1221504A1 (en) Laser-interferometric system of measuring extralow vibrations
RU1772634C (en) Oscillations amplitude measuring method
SU624157A1 (en) Method of determining velocity of propagation of surface acoustic waves
Hirose et al. Measurement method of VHF elastic vibrations by optical fiber interferometric sensing