Способ измерения амплитуды колебаний и устройство для его осуществления

(51)5 3 ЖО 1) Дф; ЯрЯ;, " юг АН ЗОБ РЕТЕ изации ЛИТУДЫ ДЛЯ ЕГО меритель- измереиффузно когерентявляется ем изме- генциальГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Мелитопольский институт мехсельского хозяйства(56) Авторское свидетельство СССМ 890076, кл. 0 01 Н 9/00, 1981,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПКОЛЕБАНИЙ И УСТРОЙСТВООСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к изной технике и предназначено длния амплитуды колебаний дотражающих объектов методаминой оптики. Целью изобретения. повышение информативности путрения как нормальной, так и тан 1 б 9 б 890Н 9/00 н ой составляющей амплитуды колебаний,Излучение от лазера 2 фокусируется на опорную 5 и исследуемую 12 поверхности. Из нормального отраженного излучения формируют интерференционную спекл-картину, изменение интенсивности которой регистрируется фотоприемником 6. Путем отражения от зеркал 8 и 9 формируется интерференционная картина, образованная излучением, отраженным от исследуемой поверхности 12 в противоположных направлениях под углом л/4. Изменение интенсивности этой картины регистрируется фотоприемником 11, Выходы фотоприемников 6 и 11 соединены с блоком 7 регистрации, в котором вычисляются значений тангенциальной и нормальной составляющих амплитуды колебаний. 2 с.п, ф-лы, 2 ил,Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения нормальной и тангенциальнойсоставляющих амплитуды колебаний диффузно отражающих объектов методами когерентной оптики.Цель изобретения - повышение информативности за счет определения, по, мимо нормальной составляющей, такжетангенциальной составляющей амплитуды колебаний.Ка фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ измерения амплитуды колебаний; на фиг,2 - взаимноерасположение освещающего и отраженныхпучков, поверхности объекта и вектора амплитуды колебаний.Устройство для измерения амплитудыколебаний диффузно отражающей поверх"ности содержит вибровозбудитель 1, источник 2 когерентного излучения - лазер,объектив 3, установленный на пути лазерного пучка, первый светоделитель 4, опорнуюповерхность 5, первый фотоприемник 6,блок 7 регистрации, зеркала 8 и 9, установленные параллельно вдоль оптической осиобъектива 3, второй светоделитель 10, установленный на пути пучков, отраженных отзеркала 8 и 9, второй фотоприемник 11, выход которого связан с входом блока 7 регистрации.На фиг.1 показан также исследуемыйобъект 12,Способ осуществляется следующим образом,Излучение лазера 2 фокусируется с помощью обьектива 3 на поверхность объекта12 и опорную поверхность 5. С помощьюпервого светоделителя 4 в пространстве регистрации первого фотоприемника б фор.мируется интерференционнаяспекл-структура, образованная волнами, отраженными нормально от исследуемой иопорной поверхностей. Изменение интенсивности указанной интерференционнойспекл-картины во времени регистрируетсяпервым фотоприемником б, выход которогосвязан с входом блока 7 регистрации, и таким образом проводитс измерение нормальной составляющей амплитудыколебаний диффузно отражающего объекта,Одновременно с помощью зеркал 8 и 9и второго светоделителя 10 в пространстверегистрации второго фотоприемника 11формируется вторая интерференционнаяспекл-картина, образованная двумя волнами, отраженными от исследуемого объекта12 в противоположных направлениях подуглом л /4 к нормали поверхности. Изменение интенсивности второй интерференцианной спекл-структуры во времени регистрируется вторым фотоприемником 11, выход которого также электрически связан сблоком 7 регистрации,5 Интенсивность интерференционнойспекл-картины, образованной двумя волнами, отраженными от исследуемой точкисимметрично под углом л/4 к нормали поверхности, а значит, и напряжение электри 10 ческого сигнала на выходе фотоприемникаследующим образом зависит от оптическойразности хода Л интерферирующих волн;О(т) =О соз ( -- Ь),15 где 00 - максимально возможная амплитудаэлектрического сигнала,А - длина волны излучения используемого лазера,В случае, когда исследуемая точка со 20 вершает тангенциальные гармонические колебанияа 1 х) = азп(2 л 11 + гх),где а, Х, а - амплитуда, частота и фаза измеряемых механических колебаний соответст 25 венно в плоскости, перпендикулярнойопгической оси освещающего пучка,и регистрируется интенсивность интерференционной спекл-картины, образованнойволнами, отраженными от исследуемой точ 30 ки А поверхности под углом л /4 к оптической оСи в противоположных направлениях(фиг,2), оптическая разность хода следующим образом зависит от времени;Ь (т) = Л аз 1 п (2 л 1 т + а) + Ьгде Ь 0 = сопзт - начальная разность ходаинтерферирующих волн.Напряжение электрического сигнала навыходе фотоприемника следующим образом зависит от параметров механических40 колебаний;2 лО (1) = О о соз ( - у- /2 азп (2 й 1 1 ++х) +с),2 й45 где р = Л, - начальная разность фаз,которая устанавливается равной л /2,Таким образом, предлагаемый способ позволяет одновременно с измерением нормальной составляющей колебаний измерятьи а - тангенциальную составляющую колебаний диффузно отражающей поверхности,Формул а изобретения1. Способ измерения амплитуды колебаний, заключающийся в том, что разделяютГ 5когерентное излучение на два пучка, фокусируют их соответственно на исследуемую иопорную поверхности, формируют из волн,отраженных нормально от поверхностей, интерференционную спекл-картину и1696890 О Составитель В,БахтинТехред М.Моргентал ктор И,Шулла орректор Н.Ревска Заказ 4297 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 СССР оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 по изменению интенсивности этой картины определяют нормальную составляющую ам.плитуды колебаний, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения информативности за счет. определения, помимо нор мальной составляющей, также и тангенциальной составляющей амплитуды колебаний, формируют из волн, отраженных в точке фокусировки на исследуемой поверхности в противоположных направле ниях под углом ж/4 к нормали поверхности, дополнительную интерференционную спекл-картину и по изменению интенсивности этой картины определяют тангенциальную составляющую амплитуды колебаний. 152. Устройство для измерения амплитуды колебаний, содержащее источник когерентного излучения, расположенные по ходу излучения объектив и светоделитель, предназначенный для формирования опор ного и измерительного каналов, размещенную в опорном канале опорную поверхность и установленный в выходном пучке фото- приемник и блок регистрации, вход которого электрически связан с выходом фотоприемника, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности за счет определения, помимо нормальной составляющей, также и тангенциальной составляющей амплитуды колебаний, оно снабжено двумя зеркалами, установленными в измерительном канале и ориентированными параллельно одно другому и опть.ческой оси канала, дополнительным светоделителем, оптически связанным с зеркалами, и установленным по ходу излучения эа дополнительным светоделителем дополнительным фотоприемником, выход которого электрически связан с входом блока регистрации.