Способ определения разности фаз

)4 С 01 В 21 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ СВИДЕТЕЛЬС ВТОРСК ьные интерфе е излучения, зом, что зна ограмлучают дополнител мы на другой волн ранной таким обр длин волн не имею телей, Полная ра по разностям фаз выбения делиодится,т целых о а ост пределенным ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Новосибирский электротехнический институт)1 Ыг 1 ЬШдоп оЕ ша 8 п 1 цйе апй ржавеоЕ орйдса 1-чачеГ 1 е 1 йз. - 3. ОрС.Воз, Аш., 1973, ч, 63, Р 5, р.547555,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения полной разности фаз в интерферометрах при определении оптическими методами рельефаповерхностей, деформаций, вибраций.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения расстояния путем устранения фазовой неоднозначности. Для этого поделах одного периода, полученным приразных длинах волнРазности фаз,оп"ределенные в пределах одного периода,определяют по серии интерференционных картин, полученных при изменениифазы одной из интерферирующих волнна контролируемую величину, Источник1 когерентного света с перестраиваемой длиной волны используется в интерферометре 2 для измерения двухпар интерферограмм, интенсивностьсвета в которых определяется блоком4 определения яркости световой волны, Интерферограммы снимаются придвух значениях фазы, которая задается блоком 3 внесения контролируемогофазового сдвига. 2 ил,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения полной разности фаэ в интерферометрах при определении оптическими методами рельефаповерхностей, дефорт 1 аций, вибраций.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения расстояния путем устраненияфазовой неоднозначности, Для этогополучают дополнительные интерферограммы на другой волне излучения,выбранной таким образом, что значения длин волн не имеют целых общихделителей,10 15 На фиг, 1 приведена структурнаясхема устройства,реализующего способ; на фиг, 2 - графики зависимостифаз световых волн от пространственной 20координаты, поясняющие суть способа.Устройство (фиг, 1) содержит источник 1 когерентного света с перестраиваемой длиной волны, выход которого соединен с одним входом интерферометра 2, Блок 3 внесения контролируемого фазового сдвига соединен сдругим входом интерферометра 2, авыход последнего соединен с входомблока 4 определения яркости световой 30волны.Конкретное выполнение устройства,реализующего способ, может быть следующим.В качестве источника когерентногосвета с перестраиваемой длиной волныможет быть использован ионный лазерили лазер на красителях,Интерферометр может быть как оптическим, так и голографическим и 40собранным по любой схеме,Блок внесения контролируемого фазового сдвига может быть выполнен,например, на основе зеркала, смещение которого задается деформациейпьезокерамики,Блок определения яркости световойволны может быть реализован, например, на основе фотоэлектронных умножителей, световодов или других фотоэлектронных преобразователей.Рассмотрим целые числа в связи состатком от деления их на данное целое положительное Ь, которое назовем модулем. 55Каждому целому числу соответствует определенный остаток от деленияего на Ь, Если двум целым а и Ьотвечает один и тот же остаток г, то они называются равноостаточными помодулю Ь или сравнимыми по модулю Ь,сравнимость чисел а и Ь по модулю Ьзаписывается а г Ь(тпос 1 Ь). Числа,сравнимые по модулю Ь, образуют классчисел по модулю Ь.Взяв от каждого класса по одномувычету, получаем полную систему расчетов по модулю Ь, чаще всего в качестве полной системы вычетов употребляют наименьшие неотрицательныевычеты О, 1.1,-1 или абсолютнонаименьшие вычеты, в слуцае нечетноЬ го 1., - 1, О, 1,1.-1- в случае четного каким-либо2 фиэ двух рядов1. Ь1у 1 у уу1. 1.У У У У2 1Рассмотрим систему сравнений с одним неизвестным, но с разными и притом попарно простыми модулямих: - Ь, (тпос 1 Ь,);(2)х: - Ь (тпос 1 1, ) .Решить систему (2), т.е, найтивсе значения х, ей удовлетворяющие,можно, применяя следующее условие:пусть числа Мз и М определеныЬ 1, 1, -Г 1 Ь, ММ 1 (тпос 1 1, )и пустьх М М Ь +М М Ь М МЬТогда совокупность значений х, удовлетворяющая системе (2), определяется сравнением х :- х (тпос 1 1., 1 Ь). Единственность решения системы следует из следующей теоремы: если Ъ, Ь Ь независимо Друг от друга пробегают полные системывычетов по модулям 1., Ь,., то хпробегает полную систему вычетов по модулю Ь1ЬП р и м е р, Рассмотрим систему;х ь Ь,(тпос 1 4),х = Ь(тпос 1 5) .Решение этой системы записываетсяв видех = 5 Ь+ 1 б Ь,т(тпос 1 20) (3)Данные сочетания (Ь Ъ ) не повторяются, пока х пробегает полную систему вычетов по модулю 20,Определить разность фаз в пределах одного периода ее изменения это значит определить остаток от деления полной разности фаз на длину волны. Пусть10х=п Л +г1 1где г - Фаза, определенная .с точностью до 2 П;и - число полных длин волн;х - полная фаза.Если существует возможность определить г, с достаточно большой точностью, можно поставить в соответствие вещественным значениям длины волн и фазы, определенной с точностью до 2 П, целые числа с определенным количеством значащих знаков и перейти к рассмотренной системе сравнений (2). Чем больше количество значащих цифр, тем больше динамический диапазон, в котором по сочетаниям Ь, и Ь, взятым при разных длинах волн, можно определить полную разность фаз.В рассмотренном примере 1, = 4,1. = 5 динамический диапазон для 30201.1-1 = 5 длин волн ( - 4), для 1 й=420длины волны ( в ), Если возьмем два5знаками 1. 41 153 1 с 5(1 с "-40 ЛНа графиках (фиг. 2) фаза с имеет период повторения 4, а фаза у - 5.Из графиков видно, как это и следуетиз теории, что каждой паре чисел ( , 40) соответствует единственное значение полной фазы , период повторениякоторой равен 20, что и составляет вданном случае предел определения полной фазы. Например, паре чисел=3,45=4 соответствует сР= 19, а паречисел 1 = 1,= 3 соответствуетполная фаза= 13,Способ осуществляется следующимобразом.50При одной длине световой волны отисточника 1 когерентного излучения в интерферометре 2 получают серию интерферограмм для разных значений фазового сдвига, задаваемого блоком 3внесения контролируемого фазовогосдвига. Значения яркости в исследуемых точках на разных интерферограммах определяются с помощью блока 4определения яркости световой волны ипо этим значениям, в соответствии сформулой (1), вычисляется разностьфаз в пределах одного периода ее изменения, Затем изменяют длину световой волны от источника 1 аналогичнымобразом определяют разность Фаз впределах периода ее изменения, Теперь по двум значениям разности фаз,как это было показано на примере(фиг. 2), определяют полную разностьФаз световых волн,Формула изобретенияСпособ определения разности фаз,световых волн в интерферометрах,заключающийся в том, что получают интерференционную картину, изменяютфазу одной из интерферирующих волнна контролируемую величину, определяют изменение яркости в исследуемойточке и по известным соотношениямопределяют разность фаз в пределаходного периода ее изменения, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей за счет измерения расстояния путем устранения фазовой неоднозначности, получают доголнительно по крайнеймере одну интерференционную картинупри длине волны, отличной от первоначальной, при этом значения длинволн, при которых получают интерференционные картины, не имеют целыхобщих делителей, и разность фаз впределах одного периода ее измененияопределяют для каждой длины волны,затем по известной зависимости междучислами, соответствующими полной разности фаз и разностям фаз, определенным в пределах одного периода,определяют полную разность фаэ световых волн,1357712 2.8 Составитель В.Чулкедактор Г.Волкова Техред А.Кравчук ектор О,Кравц Подписноего комитета СССРй и открытийаушская наб д. 4/5 прияти изводственно-полиграфическ аказ 5986/37 ВНИИПИ по 113035, Тираж 677 осударственн ам изобретен сква, Ж, жгород, ул. Проектн