Фазометрическое устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 76404 091 111 1)4 С О К 25/04 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТ ОТНРЫТИЯ ЗОБРЕТЕНИЯ ЕПЬСТВУ ИСАНИЕ М АВТОРСК вую призмувходом перэлектричес с оптическим образователя 6, торого подклюстройства. Втоя 3 через пере 5 сопряженого фотапреий выход кому выходу уветоделител чен к пе рой выхо менную оптическующую из последоватесвязанных подвижночески соединеннойным лазерным измерний, и неподвижнойжен со вторым. свет з адержку, сльно оптичепризмы 7,с интерфере стояки он выи выход которого му 11 сопряжен с о второго фотопреобр трический выход ко второму выходу ус ход светоделителя ческим входом фототрическпм выходомнуль-индикатору 14 ния и повышения нва в него введен ход которого через соединенные усилит вертор 15 подключе(56) Данелян А.Г. и др, Образцовый двухфазный оптоэлектронный генератор. - Измерительная техника, 1980, У 7, с. 51-52.Авторское свидетельство СССР У 1275322, кл. С 01 К 25/04, 1986. (54) ФАЗОЖТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ,(57) Изобретение относится к техни ке фазовых измерений и предназначено для использования в калибраторах фазы и фазометрах. Фазометрическое уст ройство содержит преобразователь 2 электрического напряжения в световой поток, электрический вход которого соединен с первым входом устройства, а оптический выход. сопряжен с первым светоделителем 3, первый выход которого через оптический клин 4 и перителем 8 перемещепризмы 9, сопряоделителем 1 О, перчерез вторую призптическим входом азователя 12, электорого подключен ко ройства. Второй вы- Ж 1 О сопряжен с опти- фр приемника 13, элек- фф ф подключенного кС целью упроще дежности устройстереключатель 1, выпоследовательноель 16 и фазоинн к электрическо- СЬ ьРь1476404 му управляющему входу фотоприемника13, Каждый из четырех входов переключателя 1 соединен с одним из входовили выходов устройства. Введение элементов 1, 15, 16 с их функциональныИзобретение относится к техникефазовых измерений и может использоваться для получения двух электрических сигналов, сдвинутых один отно,сительно другого по фазе на заданную5величину, а также для измерения относительных фазовых сдвигов двух:электрических сигналов,Цель изобретения - упрощение и по вышение надежности фазометрическогоустройстваНа чертеже изображена структурнофункциональная схема фаэометрическогоустройства. 15Фазометрическое устройство содержит преобразователь 1, первый входкоторого соединен с объединеннымипервым входом устройства и входомпреобразователя 2 электрического напряжения в световой поток, а второйвход переключателя 1 соединен со вторым входом устройства. Преобразователь 2 через первый светоделитель 3,оптический клин 4 и призму 5 оптичес ки сопряжен с первым фотопреобразователем 6, выход которого соединен спервым выходом устройства и третьимвходом переключателя 1, Светоделитель 3 также оптически сопряжен с пе ременной (регулируемой) оптическойзадержкой, состоящей из подвижнойпризмы 7, которая механически соединена с интерференционным лазерным измерителем 8 перемещений, оптически35сопряженной с последовательно установленной неподвижной призмой 9.Переменная регулируемая оптическая задержка через выход призмы 9 оптически сопряжена последовательно свторым светоделителем 10, призмой 11и вторым фотопреобразователем 12, выход которого соединен со вторым выходом устройства и четвертым входомпереключателя 1. Светоделитель 10также сопряжен с оптическим входом ми связями позволяет исключить из оптической схемы устройства два источника модулированного излучения, пятьсветоделителей, шесть зеркал и триполяризатора. 1 ил. 2фотоприемника (лавинного фотодиода)13, электрический выход которого соединен с нуль-индикатором 14, а электрический управляющий вход (вход напряжения смещения) лавинного фотодиода 13 через фаэоинвертор 15 и усилитель 16 соединен с выходом переключателя 1,Фазометрическое устройство работает следующим образом.В режиме автоповерки производитсяустраНение ошибок, вносимых положением подвижной призмы 7 переменнойоптической задержки и положениемпризм 5 и 11, и осуществляется контроль соответствия нулей переменнойоптической задержки и нуль-индикатора 14.Переключатель 1 устанавливается вположение, при котором усилитель 16соединяется с объединенными первымвходом устройства и входом преобразователя 2. На вход преобразователя 2 подается напряжение с первого входа устройства. Выходящий из преобразователя 2 модулированный по интенсивности световой поток, отражаясьот первого светоделителя 3, проходитпризмы 7 и 9 переменной оптическойзадержки и, пройдя второй светоделитель 10,попадает на оптический входлавинного фотодиода 13, сигнал с которого поступает на нуль-индикатор14.Напряжение с первого входа устройства через переключатель 1, усилитель 16 и фазоинвертор 15 подается также на электрический вход 1 вход напряжения смещения ,лавинного фотодиосда 13,чувствительность которого очень сильно зависит от напряжения смещения.Перемещением подвижной призмы 7 переменной оптической задержки добиваются минимального показания нуль 1476404индикатора 14. Положение призмы 7 Фиксируется при этом, как соответст-, вующее нулевому показанию нуль-индикатора 14.Затем переключатель 1 устанавлива 5 ется в положение, при котором усилитель 16 соединяется с объединенными вьмодом фотопреобразователя 6 и первым выходом устройства. На вход преобразователя 2 подается напряжение с первого входа устройства. Выходяшой из преобразователя 2 световой поток, пройдя первый светоделитель 3, оптический клин 4 и призму 5, поступает на вход первого фотопреобразователя 6. Сигнал с выхода первого Фотонреобразователя 6 подается на первый выход устройстваа затем через переключатель 1, усилитель 16 и фазоинвертор 15, поворачивающий фазу сигнала на 180 , поступает на вход напряжения смещения лавинного фотодиода 13, сигнал которого регистрируется нуль-индикатором 14. 25Отраженный от светоделителя 3 световой поток проходит призмы 7 и 9 переменной оптической задержки и свето- делитель 10 и попадает на другой вход лавинного Фотодиода 13. Нуль-индика тор 14 регистрирует показание, отличное от минимального. Перемещением призмы 5 добиваются минимального показания нуль-индикатора 14. Положение призмы 5 регистрируется при этом, как нулевое.Затем переключатель 1 устанавливается в положение, при котором вход усилителя 16 соединяется с объединенными вторым входом устройства и выходом второго фотопреобраэователя 12. На вход преобразователя 2 подается напряжение с первого входа устройства, и выходящий из преобразователя 2 световой поток, отражаясь от 45 первого светоделителя 3, проходит призмы 7 и 9 переменной оптической задержки и второй светоделитель 1 О и попадает на оптический вход лавинного фотодиода 13, сигнал с которого поступает на нуль-индикатор 14.50 Отраженный от второго светоделителя 10 световой поток, пройдя призму 11, подается на вход второго Фотопреобразователя 12, сигнал с выхода которого поступает на второй выход устройства, а затем через переключатель 1, усилитель 16 и фазоинвертор 15 на электрический вход лавинного Фотодиода 13, Перемещением призмы 1 снова добиваются минимального показания нуль-индикатора 14. Положение призмы 11 регистрируется при этом, как нуле вое.В режиме калибратора фазы переключатель 1 устанавливается в положение, при котором усилитель 16 соединяется с объединенными первым входом устройства и входом преобразователя 2.На первый вход устройства подается гармоническое напряжение необходимой частоты, в результате чего на выходе преобразователя 2 появляется модулированный по интенсивности световой сигнал, который на первом светоделителе 3 делится на два потока:. ,проходящий и отраженный. Проходящий поток направляется на оптический клин 4 (позволяюший регулировать интенсивность светового потока при настройке), после прохождения которого вводится в призму 5, а затем регистрируется первым фотопреобраэователем 6, Электрический сигнал с выхода фото- преобразователя 6 поступает на первыи выход устройства.Отраженный от первого светоделителя 3 световой поток попадает в переменную оптическую задержку, состоящую из подвижной призмы 7, величина перемещения которой регистрируется интерференционным лазерным измерителем 8 перемещений, и неподвижной призмы 9, Выходящий иэ призмы 9 световой поток попадает на второй светоделитель 10 и, отразившись от него, проходит призму 11, а затем регистрируется вторым фотопреобразователем 12, с выхода которого электрический сигнал поступает на второй выход устройства.Таким образом, формируемые на выходах фотопреобразователей 6 и 12 электрические сигналы подаются на первый и второй выходы устройства. Перемещением подвижной призмы 7 вдоль направления 11 Б при определении величины перемещения интерференционным лазерным измерителем 8 перемещений задается желаемый фазовый сдвиг, обусловленный задержкой светового потока. Оптический клин 4 позволяет выровнять интенсивности световых сигналов, поступающих на входы фотопреобразователей 6 и 12.В режиме измерителя Фазового сдвига работа устройства происходит сле14764 55 дующим образом. Переключатель 1 устанавливается в положение, при котором усилитель 16 соединяется со вторым входом устройства. На первый и второй входы устройства подаются электрические сигналы, фазовый сдвиг между которыми необходимо измерить, На вход преобразователя 2 подается электрический сигнал с первого входа устрой ства. Выходящий из преобразователя 2 модулированный по интенсивности световой поток, отражаясь от первого светоделителя 3, попадает в подвижную призму 7 переменной оптической задержки, причем величина перемещения этой призмы регистрируется интерференционным лазерным измерителем 8 перемещений. Пройдя неподвижную призму 9 и второй светоделитель 10, световой поток регистрируется лавинным фотодиодом 13, сигнал которого поступает на нуль-индикатор 14. На электрический вход (вход напряжения смещения) лавинного фотодиода 13 через фазоинвертор 15 и усилитель 16 подается электрический сигнал со второго входа устройства.Наличие фазового сдвига между исследуемыми электрическими сигналами, подаваемыми на первый и второй входы . устройства приводит к уходу от мини)мального напряжения, регистрируемого нуль-индикатором 14, так как чувствительность лавинного фотодиода зависит от напряжения смещения, т.е. минимальное значение выходного тока лавинного фотодиода 13 будет регистрироваться нуль-индикатором 14 лишь при равенстве фаз сигналов.Для компенсации этого фазового сдвига подвижную призму 7 регулируемой оптической задержки перемещают вдоль направления МИ до тех пор, пока на нуль-индикаторе 14 не будет за 45 регистрировано минимальное показание. По величине перемещения подвижной призмы 7, регистрируемой интерференционным лазерным измерителем 8 перемещений, определяется величина .фазо 50 вого сдвига между исследуемыми электрическими сигналами. Исключение двух источников модулированного оптического излучения, представляющих собой, как правило, полупроводниковые лазерные диоды с соответствующими электронными схема 04 еми накачки, стабилиз ации мощности, температурной стабилизации и соответствующими оптическими коллиматорами или газовые лазеры с электрооптичес- кими модуляторами и коллимирующими системами, а также исключение четырех затворов и оптических элементов с высоким значением интенсивности отказов: пяти светоделителей, всех пяти; отражающих зеркал, двустороннего зеркала и трех поляризаторов позволяет по сравнению с прототипом) повысить надежность предлагаемого фазометрического устройства за счет его упрощения. Формула изобретения Фазометрическое устройство, содержащее преобразователь электрического напряжения в световой поток, вход которого соединен с первым входом устройства, а выход оптически связан с первым светоделителем, первый выход которого оптически связан через оптический клин и первую призму спервым фотопреобразователем, электрический выход которого подключен к первому выходу устройства, второй выход первого светоделителя оптически связан через переменную регулируемую оптическую задержку, механически связанную с интерференционным лазерным измерителем перемещений, с вторым светоделителем, первый выход которого оптически связан через вторую призму с вторым фотопреобразователем, электрический выход которого подключен к второму выходу устройства, и фотоприемник, электрический выход которого соединен с входом нуль-индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности устройства, в него введены дополнительно фазоинвертор, усилитель и переключатель, причем первый вход переключателя соединен с первым входом устройства, второй вход - с вторым входом устройства, третий вход - с первым выходом устройства, четвертый вход - с вторым выходом устройства, а выход переключателя через усилитель и фазоинвертор подключен к управляющему электрическому входу фотоприемника, оптический вход которого сопряжен с вторым выходом второго светоделителя.