SU978047A1 - Способ измерени скорости перемещени отражающей поверхности - Google Patents

Description

t54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЙЩНИЯ ОТРАЖАЮЩЕЙ

t

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  изменени  скоростей перемещени  поверхностей твердых тел при воздействии на них ударш х волн.

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.

Основным недостатком известного способа  вл етс  ограничение верхнего предела измер емой скорости, св занное с ограниченными частотными возможност ми регистрирующей аппаратуры .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ измерени  скорости перемещени  отражающей поверхности путем облучени  исследуемой поверхности зондирующим лазерным пучком, совмещени  зондирующего пучка с

ПОВЕРХНОСТИ

опорным и регистрации результата их интерференции 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

10 к полной потере информации о ней, поскольку сигнал с частотой выше уже не воспринимаетс  регистрирующей аппаратурой, что вообще исключает возможность ее использовани .

15

Цель насто щего изобретени  повышение верхнего предела измерени  скорости перемещени  отражающей поверхности.

20

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 более

50 мВт ) мощности, поскольку отпадает необходимость настройки лазера в одночастотный режим за счет резкого снижени } при -этом мощности излучени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   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 этом

   разность частот между соседними модами выбираетс  из соотношени 

   -if ,

   где й - разность частот между соседними модами колебаний

   fnp - предельна  верхн   частота, регистрируема  аппратурой.

   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

   15

   1965, 36, I 11, р. 1617 (прототип).

   20

   ff UfA hfrAf4l lAffAfAl luft Afjil fnP&fl Q ufi-Affl Af4 ufi afrtfAHAfi Afjiltfi

   г/.

   r: , I I I I /Afi fjtlIf.