Фазометр

иди н, ,СупьВ.И ян, (53 (56 с. ати- СВЧ,соо МвфЮ присое мента рого с импульимпуль входоввторойдом вт ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 2. Маклашевская А.В. Автом ческие измерители в диапазоне М.,1 Связь , 1972, с. 42. (54)(57) 1. ФАЗОМЕТР, держащий блок фазового сдвига, т л и ч а ющ и й с я тем, что, с елью расширения скважности сигналов, он снабжен двухканальным оптическим интер, ферометром, одночастотным лазером, первым, вторым, третьим и четвертым усилителями постоянного тока, индукционным фазовращателем, статор которого механически связан с приспособлением для установки нуля, а ,ротор - с двигателем постоянного тока, первым и вторым блокамн запоминания, блоком управления запоминанием, генератором опорного напряжения, первым и вторым формирователями, триггером, элементом совпадения, генератором счетных импульсов и счетчиком, причем оптический вход двухканального оптического интерферометра связан с одночастотным лазером, второй .и третий его входы подсоединены к выходам блока фазового сдвига, вход которого соединен с одним из выходов двухканального оп- . тического интерферометра, второй и третий выходы которого через первый и второй усилители постоянного тока ссединены соответственно с первыми входами первого и второго блоков запоминания, вторые входы которых подсоединены.к выходам блока .управления запоминанием, а выходы соответственно через третий и четвертый усилители постоянного тока соединены со статорными обмотками индукционного фазовращателя, роторная обмотка которого через первый формирователь соединена с одним из входов триггера, второй вход которого соединен с двигателем;постоянного тока через последовательно соединенные генератор опорного напряжения и второй формирователь, Выход триггерадинен к одному из входов элесовпадения, второй вход котооединен с генератором счетных сов, а выход через счетчик сов подсоединен к одному иэблока управления запоминанием вход которого соединен с вхоорого Формирователя.969102 2. Фазометр по п, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что оптический 1 двухканальный интерферометр снабжен первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой светоделиеельиыми пластинами, первым, вторым и третьим зеркалами на пьеэокерамике, первым и вторым поглотителями света, первым и вторым фотоприемниками, причем оптический вход двухканального интерферометра связан с первой и второф светоделительными пластинами, кото,рые оптически связаны соответственно через третью и четвертую с пятой и .шестой светоделительными пластинами, соответственно четвертая и шестая светоделительные пластины оптически 11Изобретение относится к измерительным приборам оптического диапаэона (0,4-12 мкм) и предназначено для измерения временных фазовых сдви. гов, вносимых каким-либо прозрачным фазовым объектом в когерентное излучение лазеров видимого и инфракрасного диапазонов длин волн, работающих в импульсном режиме. Фаэометр может быть использован в оптоэлект-. ронике и лазерной технике при исследовании и импульсном режиме активных и пассивных элементов, служащих для передачи и отображения оптической .информации.Известен фазометр оптического диапазона, содержащий лазер, набор зеркал, фотоприемники и низкочастотный фазометр 1 1.Недостатком известного фазометра является невозможность работы с импульсными сигналами,Известен фазометр, содержащий фаэосдвигающий блок, два фазовых детектора, сигналы на которые в каналах подаются со сдвигом относительно друг друга на 90 . На выходе фазовых детекторов получаем Соэ У и ЯхпЧ где Ч - измеряемая разность фаз. Затем эти сигналы подаются на измеритель Фазового сдвига )2 ).Недостатком фаэометра являетсянепригодность для работы по сигналам радиоимпульсной формы из-за кратковременности процессов, между которыми необходимо измерить разность фаэ. В импульсном режиме лазер излучает импульс света длительностью 5-100 нс с частотой повторения 20-100 Гц.Цель изобретения - расширение скважности сигналов, т.е. обеспечение измерения разности фаэ в оптическом диапазоне между двумя кратковремен 1 ными импульсами света. связаны с первым и вторым фотоприемниками; выходы которых являютсявторым, третьим и первым выходамиоптического двухканального интерферометра второй и третий входы которого соединены соответственно черезпоследовательно соединенные первоезеркало на пьеэокерамике и фазовыйобъект и третье зеркало на пьезокерамике оптически с второй ипятой светоделительными пластинами,. третья светоделительная пластина связана с вторым зеркалом на пьезокерамике, а пятаяи шестая соответственно с первым и вторым поглотителямисвета. Это достигается тем, что фаэометр,содержащий блок фазового сдвига,снабжен двухканальным оптическиминтерферометром, одночастотным лазе ром, первым, вторым, третьим и четвертым усилителями постоянного токаиндукционным фазовращателем, статоркоторого механически связан с приспособлением для установки нуля, аротор - с двигателем постоянного тока, первым и вторь 1 м блоками запоминания, блоком управления запоминанием, генератором опорного напряжения, первым и вторым Формирователями, триггером, элементом совпадения,генератором счетных импульсов исчетчиком, причем оптический входдвухканального оптического иитерфе- рометра связан с одночастотным лазе"ром, второй и третий его входы под- Ю соединены к выходам блока фазовогосдвига, вход которого соединен содним из выходов двухканального оптического интерферометра, второй итретий выходы которого через первый 25 и второй усилители постоянного токасоединейы соответственно с первымиовходами первого и второго блоковзапоминания, вторые входы которыхподсоединены к выходам блока управ ления запоминанием, а выходы соответственно через третий и четвертыйусилители постоянного тока соединенысо статорными обмотками индукционного Фазовращателя, роторная обмотка З 5 которого через первый формировательсоединена с одним из входов триггера, второй вход которого соединенс двигателем постоянного тока черезпоследовательно соединенные генера тор опорного напряжения и второйФормирователь; выход триггера присоединен к одному иэ входов элементасовпадения, второй вход которого,соединен с генератором счетных импульсов, а выход через счетчик импульсов подсоединен к одному из входов блока управления запоминанием, второй вход которого соединен с входом второго формирователя.При этом оптический двухканальный интерферометр снабжен первой, второй третьей, четвертой, пятой и шестой светоделительными пластинами, первым вторым и третьим зеркалами на пьезокерамике, первым и вторым поглотителями света, первым и вторым фотоприемниками, причем оптический вход двухканального интерферометра связан с первой и второй светоделительными пластинами, которые оптически связаны соответственно через третью .и четвертую с пятой и шестой светоделительными пластинами; соответственно четвертая и шестая светоделительные пластины оптически связаны с первым и вторым Фотоприемниками, выходы которых являются вторым, третьим ипервым выходами оптического двухканального интерферометра, второй и третий входы которого соединены ,соответственно через последовательно соединенные первое зеркало на пьеэокерамике и фазовый объект и третье зеркало на пьезокерамике оптически с второй и пятой светоделительными пластинами, третья пластина связана с вторым зеркалом на пьезокерамике, а пятая и шестая - соответственно с первым и вторым поглотителямн света.На чертеже приведена структурная схема фазометра.Схема содержит одночастотный лазер 1, светоделительные пластины 2-7 первое, второе и третье зеркала 8, 9 и 10 на пьезокерамике, первый и второй фотоприемники 11 и 12, первый второйр треуй и четвертый усилители 13-16 постоянного тока, первый и второй блоки 17 и 18 запоминания, блок 19 управления запоминанием, генератор 20 опорного напряжения, индукционный фазовращатель 21, двига.тель 22 постоянного тока, первый Формирователь 23, приспособление 24 дпя установки нуля, блок 25 фазового сдвига, первый и второй поглотители 26 и 27 нерабочих пучков света, второй формирователь 28, триггер 29, элемент 30 совпадения, генератор .31 счетных импульсов, счетчик 32 импульсов, фазовый объект 33 и двухка" нальный оптический интерферометр 34.устройство работает следующим . образом.Излучение лазера 1, пройдя входное окно интерферометра 34, делитсясветоделительной пластиной 2 на два равных по интенсивности световых потока и направляет их в сигнальный и опорный каналы интерферометра 34,В опорном канале пучок света проходит путь до светоделительной пластины3 и, отрадаясь от пьезокерамическогоузла с зеркалом 10, поступает напластину 5 пространственного совмещения пучков и пластину 7. В сигнальном канале интерферометра пучок отражается от светоделительной пластины 4, поступает на зеркало 9, кото,рое направляет отраженный пучок по 10 пути падающего, и далее поступаетна пластину 5 .пространственногосовмещения пучков. В сигнальном канале интерферометра пучок, отражаясьот светоделительной пластины 6 и зер 15 кала 8, проходит через фазовый объект 33 дважды и далее направляется на пластину 7 пространственного совмещения пучков, Управление пьеэокерамическими зеркалами 8 и 10 осу" 20 ществляется блоком 25 фазового сдвига, так, что создается 90 з -ный фазовый набег в сигнальном канале интерферометра. На пластинах 5 и 7 интерферометра 34 происходит пространст- венное совмещение пучков сигнальногО и опорного каналов. Суммарные световые потоки поступают на фотоприем ники 11 и 12 соответственно, на которых осуществляется фотосмещение оптических спектров. Спектр электриЗ 0 1 ческих выходных сигналов фотоприемников, получаемых в результате фото- смещения, содержит как переменную, так и постоянную составляющие. Ввиду, инерционности Фотоприемников 11 и 35 12 переменные составляющие тоновотфильтровываются.Амплитудное значение уровней выходных видеоимпульсов фотоприемни.ков 11 н 12 пропорционально я 1 п Чс 40. и сов Ч, где 1 с - среднее значениеФазы сигнального пучка, а длительность равна длительности импульсовсвета лазера. Через усилители 13 н14 постоянного тока импульсы подаются на блоки 17 и 18 запоминания,которые запоминают амплитуду импульсов до прихода импульса сброса с блока 19 управления. Через усилители 15 и 16 постоянного тока постоянные напряжения с блоков 17 и 18 запоминания подаются на статорные обмотки индукционного фазовращателя 21., фазовращатель 21 преобразует постоянные напряжения в статорных обмотках в переменное напряжение в роторной обмотке эа счет его вращения двигателем 22 постоянного тока.Напряжение, с ротора подается напервый Формирователь 23, который формирует короткие импульсы, соот ветствующие переходам через нульнапряжения Очерез каждый период.Эти,импульсы подаются на триггер 29, опрокидывая его и открывая элемент 30 совпадения для прохождения коротких счетных импульсов с генератора 31969102 Составитель М. БарашковРедактор Б. Федотов Техред М.Кузьма Корректор О. Тнгор мТираж 710 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 6453/2 филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 на счетчик 32 импульсов. Измеритель,ный триггер 29 опрокидывается коротким импульсом с второго формирователя 28 после подачи на него опорногонапряжения с генератора 20 опорногонапряжения. После этого на выходетриггера 29 возникает сигнал, закры вающий элемент 30 совпадения, исчетчик 32 импульсов перестает считать импульсы. После этого блок 19управления запоминанием сбрасывает 10информацию с блоков 17 и 18 запоминания. Таким образом, на выходе триггера 29 возникает прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна измеряемой разности фаз, а 15показание счетчика импульсов пропорционально измеряемой разности фаз.Перед измерением, когда отсутствуетфазовый объект 33, установку нуляосуществляют путем поворота статораотносительно вращающегося ротора фаэовращателя 21 с помощью приспособления 24 для установки нуля. В резуль-. тате этого начальный фазовый сдвиг компенсируют и делают равным нулю. Показание счетчика 32 импульсов пропорционально измеренной фазе. С приходом следующего импульса света с лазера происходит сброс показаний счетчика с блока 19, и процесс изме- . рения повторяется аналогично.Таким образом, с применением предлагаемого устройства можно осуществлять измерение разности фаз между короткими импульсами света, сводя измерение к измерению разности фаз между гармоническими процессами низкой частоты за период. При этом измерение осуществляется с приходом каждого импульса, т.е. фазометр способен работать по одному импульсу. Такой режим измерения получил название моноимпульсного.