Способ измерения скорости перемещения отражающей поверхности

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистическим

Республик

978047 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11. 06. 81 (21) .3300018/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 341182, Бюллетень М44

Дата опубликования описания 30, 1) 82 (И1М. Кп.з

401 Р 3/36

Государственный комитет

СССР о делам изобретений и открытий (53) УДК,531. 767 088. 81

Л.Д.Воловец, Н.A.Çëàòèí, С.А.Леонтьев и Г.С.1 угачев, 1, ь сэ

1 .-1.

1 (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина физико-технический институт им. A.Ô.Èîôôå AH СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОТРАЖАОцЕЙ

ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для изменения скоростей перемещения поверхностей твердых тел при воздействии на них ударных волн.

Известен интерферометрический Способ измерения скорости перемещения поверхности, основанный на использовании эффекта Доплера. Способ заключается в направлении на движущийся объект луча света. от источника монохроматических когерентных колебаний

1лазера ), сведении этого зондирующего луча с опорным лучом, содержащим, кроме основной частоты, дополнительную постоянную частоту, и последующей регистрации результата интерференции этих двух лучей Е13.

Основным недостатком известного способа является ограничение верхнего предела измеряемой скорости, связанное с ограниченными частотными возможностями регистрирующей аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения скорости перемещения отражающей поверхности путем облучения исследуемой поверхности зондирующим лазерньпл пучком, совмещения зондирукицего пучка с опорным и регистрации результата их интерференции f2).

Недостатком способа является невозможность измерения скорости, превышающей некоторое предельное значение, так как при этом частота ьЕд достигнет предельного для регистрирующей аппаратуры значения Е„

Увеличение скорости выше ч„р приводит к полной потере информации о ней, поскольку сигнал с частотой выше Г„ уже не воспринимается регистрирующей аппаратурой, что вообще исключает возможность ее использования.

Цель настоящего изобретения— помиаение верхнего предела измере. ния скорости перемещения отражающей поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения скорости перемещения отражающей поверхности путем облучения исследуемой поверхности зондирующим лазерным пучком, совмещения зондирующего пучка с опорным и регистрации результата их интерференции, в качестве зондирующего и опорного пучков используются лазерные пучки с .продольными модами колебаний, при этом

97В047 разность частот между соседними модами выбирается иэ соотношения пр где Еп - предельная верхняя частоP регистрируемая аппара- 5 турой;

D f — разность частот между соседними модами колебаний.

На чертеже изображены спектры суммарного сигнала, про 1орционального интенсивности света по предлагаемому способу измерения скорости перемещения свободной поверхности (показаны только низкочастотные и высокочастотные составляющие с постоянными 35 частотами ).

Выбор опорного и зондирующего лучей, содержащих продольные моды колебаний с частотами

f +и— о20 где f — основная частота излучения о лазера, С - скорость света в оптическом резонаторе; 25 — длина резонатора лазера, 1, 2, 3, приводит к следующему.

Все продольные моды с частотами .„= + —, 5 = +—

С о И, 2 о 4

30 наряду с основной частотой Йо испытывают при отражении от движущейся поверхности доплеровские сдвиги по частоте. эти сдвиги практически Q5 равны между собой в силу скорости ,небольшой величины пО сравнению со скоростью света и незначительно различающимися частотами продольных мод колебаний. 40

После сведения зондирующего и опорного лучей происходит сложение не двух, а многих электромагнитных колебаний с амплитудами

Eo Е1 г 45 и близкими частотами о о д 1 1+ Д 2 2 А и на вход регистрирующей аппаратуры поступает сигнал, пропорциональный 50 суммарной интенсивности света. Спектр этого сигнала в общем виде довольно сложный. На чертеже он показан для трех мод с амплитудами, равными единице (в относительных единицах ) и частотами

С С

fo gð g о о+ .

Из этого спектра аппаратурой регист о0 рируются только те частоты которые лежат левее от Гп (обозначена на чертеже пунктирной линией ), т.е. в зоне регистрации. Но теперь, кроме постоянной составляющей и низкочас- 65 тотной переменной составляющей л f (а), в спектре суммарного сигнала появляются низкочастотные составляющие с постоянными частотами (df д где = о-Ч= —,,. а г=/ о-,/=-,,-и низкочастотные составляющие с пе ременными частотами ь/ 1 / " 2= / г .

Все переменные составляющие на чертэже показаны снетлыми линиями, а постоянные - темными.

В верхней части чертежа приведен случай, когда.аЕд< пр.При этом регистрирующая аппаратура с верхним частотным пределом выделяет иэ всего спектра только постоянную rîcòàâëÿþöóþ и сигнал с частотой дЮ, . Далее, при Е не достигнет значения f„>+sf„

При возрастании sf< Юпр+Ю„частота/аЕ,-лад/ перестает носприниматься аппаратурой, но.при этом в зону регистрации попадает составляющая с частотой/af2-лЕ / и т.д. Последовательно регистрируя * эти частоты аппаратурой, настроенной на f = /ЯдЕ, можно повысить предел пр измерения скорости перемещения поверхности в 3, 5, ° 2>+„ раэ.

Если же(учесть, что продольные моды располагаются симметрично относительно основной, получается увеличение в 5, 9, ..., 4„., раэ, т.е. теоретически предел отсутствует.

Использование предлагаемого способа измерения скорости перемещения отражающей поверхности обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: практическое увеличение верхнего

"предела-.измерения скорости перемещения отражающей поверхности не менее чем на порядок; возможность использования при измерении в качестве регистрирующей аппаратуры серийно выпускаемых, относительно недорогих приборов с ограниченным сверху частотным диапазоном, но имеющих как пранило высокую чувствительность и надежность; возможность использования выпускаемых промышленнос-: тью гаэоных лазеров малой (не более

978047

Формула изобретения д afar af,-de/!Я в4! /в4-

f р 6

ВНИИПИ Заказ 9207/60 Тираж 887 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4

50 мВт ) мощности, поскольку отпадает необходимость настройки лазера в одночастотный режим за счет резкого снижения при этом мощности излучения.

Способ измерения скорости перемещения отражающей поверхности путем облучения исследуемой поверхности зондирующим лазерным пучком, совмещения зондирующего пучка с опорным и регистрации результата их интерференции, отличающийся .тем, что, с целью повыаения верхнего предела измеряеььис скоростей, в качестве зондирующего и опорного пучков используются лазерные .пучки с продольными модами колебаний, при этом разность частот между соседними модами выбирается из соотношения йЕ = 2Епр, где ьŠ— разность частот между соседними модами колебаний

Е„р — предельная верхняя частота, регистрируемая аппратурой.

Источники информации, принятые. во внимание при экспертизе

10. 1. Застрогин D.Ô. Измерение параметров механических колебаний методами оптической интерферометрии.

"Измерительная техника", 1972, 9 9, -с. 65.

15 д. ба гсвг L.м., Ho_#_e n f ac Ъ й. Е, 3 nte rfегоmeter tec%nigue Ео neasvr)ng the

dwnamie mecca nkaC pr apertures of ma 4er