Измеритель фазы пространственной гармоники оптического волнового процесса с заданным периодом колебаний в реальном масштабе времени

Измеритель фазы пространственной гармоники оптического волнового процесса с заданным периодом колебаний в реальном масштабе времени

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в кольцевых интерферометрах Саньяка, а также в интерференционных измерителях линейных размеров, где информативным параметром является фаза пространственной гармоники. Цель изобретения - повышение быстродействия и чувствительности - достигается за счет уменьшения числа вычислительных операций и увеличения амплитуды сигнала на выходе фотоприемников путем использования фотоприемников с большей площадью светочувствительной поверхности. Интерференционная картина создается в плоскости фотоприемников, причем интерференционные полосы располагаются перпендикулярно оси, вдоль которой они установлены. Сигналы от фотоприемников подаются на блоки 5, 6 вычитания, в которых вычисляются разности сигналов фотоприемников 1, 2 и 3, 4 соответственно. Блок 7 осуществляет деления сигналов с выходов блоков 5, 6, выходной сигнал с которого подается на блок 8, в котором осуществляется операция ARCTG. Выходной сигнал на выходе блока 8 пропорционален фазе пространственной гармоники. 1 ил.

СОЮЗ С(:ЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (192 (И2 (51)5 0 В 21 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГС2СУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРНЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ! (21) 4373568/24-28 (22) 05.02.88 (46) 07.01.90. Бюл. и 1 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Г.В.Меркишин и Н.К,Инфелицин (53) 531.717(088.8) (56) Патент США Н 4566794, кл. G 01 С 19/64, 1986. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ

ГАРМОНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛНОВОГО ПРОЦЕССА С ЗАДАННЫМ ПЕРИОДОМ КОЛЕБАНИЙ

В РЕАЛЬНОМ МАСИТАБЕ BPENEHN (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в кольцевых интерферометрах Саньяка, а также в интерференционных измерителях линейных размеров, где информативным параметром является фаза пространственной гармоники. Цель изобретения - повышение быстродейст2 вия и чувствительности - достигается за счет уменьшения числа вычислительных операций и увеличения амплитуды сигнала на выходе фотоприемников путем использования фотоприемников с большей площадью светочувствительной поверхности. Интерференционная картина создается в плоскости фотоприемников. Причем интерференционные полосы располагаются перпендикулярно оси, вдоль которой они установлены. Сигналы от фотоприемников подаются на блоки 5, 6 вычитания, в которых вычисляются разности сигналов Фотоприемников 1,2 и 3, 4 соответственно. Блок 7 осуществляет деления сигналов с выходов блоков 5,6, выходной сигнал с которого подается на блок 8, в котором осуществляется операция arctg. Выходной сигнал на выходе блока 8 пропорционален фазе пространственной гармоники. 1 ил. !

1534309

Изобретение oTHocHTGR к измеритег!ьной технике и может быть использовано в кольцевых интерферометрах Саньяка, а также в интерференционных измерителях линейных размеров, где информативным параметром. является фаза пространственной гармоники„

Цель изобретения - повышение быстродействия и чувствительности за счет 10 уменьшения сигнала вычислительных операций и увеличения амплитуды сигнала на выходе фотоприемников путем использования Фотоприемников с большей площадью светочувствительной поверхности.

На чертеже представлена блок-схема измерителя фазы пространственной гармоники света в реальном масштабе времени.

Измеритель состоит из четырех фотоприемников 1 - 4, причем пара фотоприемников 1 и 2 сдвинута относи- тельно пары фотоприемникс!в 3 и 4 на половину размера апертуры, блоков 5 и 6 вычитания, входы которых подключены соответственно к парам фотоприемников 1,2 и 3,4, блока 7 деления, входы которого подключены к выходам блоков 5 и 6 вычитания, и блока 8 вычисления arctg, вход которого подключен к выходу блока 7 деления.

Измеритель работает следующим образом.

Интерференционная картина создается в плоскости фотоприемников 1,2 и 3,4, интерференционные полосы располагаются перпендикулярно к оси !ц, сигналы от Фотоприемников подаются на блоки 5,6 вычитания, в которых вычисляются разности сигналов от фотоприемников 1,2 и 3,4, сигналы с блоков

5,6 поступают на блок 7 деления, выходной сигнал блока 7 подается на вход

Ьлока 8 вычисления arctg, выходной сигнал которого пропорционален фазе пространственной гармоники.

Выполнение приемной апертуры в виде двух сдвинутых относительно друг друга пар фотоприемников и описанной схемы оЬработки позволяет получить на выходе устройства сигнал, зависяций только от фазы пространственной гармоники. Так сигналы от первой пары фотоприемников S è S< соответственно 55 можно представить как

Ь

S, = j (I +Icos(Q1!!+q) dp==I Ь+

2I, Яд gg

+- -sin(—,) соя (— + );;

2 2

2 в ° я6

S = 1(пл)dv=T в+ — sin(— ) .

За

cos (- — +())

2 где I(p)=I +I cos(Sly+!1) — пространственная гармоники с частотой Я, Фазой ф постоянной составляющей и амплитудой I, и I g — размер апертуры фотоприемника. При условии, что размер апертУры равен половине периода

26

6 =0 5T=0 5--.

Э Ф Q y !!

og

S =I -+ — -cos(-+О) !! 21! 3!!

Б =I -+ — -cos(— +! ) о Q 2 для второй пары Фотоприемников, сдвинутой относительно первой на Ь/2, получим

S =I -+ — -cos(- +(op+-)); !! g !! 2Im 3!!

S =I -+ — -cos(— +(g+-) )

Ф og Я

Тогда разность сигналов от первой пары Фотоприемников

4I !

S -S = — -sinai+!„o) а разность от второй пары

S -S =- ---sin(t, + ((о+-) ) и отношение

S -S! -sin(>+9) — — — — — — --tg (f

s in (!! + (q+-") )

2 зависит только от фазы пространственной гармоники. Таким образом 2

Ч =arctg — — —.

Вэ

Формула и зобретени я

Измеритель Фазы пространственной гармоники оптического волнового процесса с заданным периодом колебаний в реальном масштабе времени, содержащий четыре оптически связанных фотоприемника, расположенных в одну линию, два блока вычитания, блок деления и блок вычисления arctg, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и чувствительности, размер светочувствительного элемента фотоприемников вдоль линии, по которой они расположены, равен половине периода пространствен6

Составитель В.Чулков

Редактор C.ÏàòðóøåBà Техред М.Дидык Корректор М.Шароши

Заказ 35 Тираж 474 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина,101

5 15343 ной гармоники, первый и второй, тре тий и четвертый фотоприемники образу" .ют пары, в которых светочувствительные элементы фотоприемников примы5 кают друг к другу, одна пара фотопри емников предназначена для установки со сдвигом относительно другой на четверть периода пространственной гармо09 ники, выходы первого и второго, третьего и четвертого фотоприемников соединены соответственно с входами первого и второго блоков вычитания, выходы блоков вычитания соединены с входами блока деления, выход которого соединен с входом блока вычисления

arctg.