НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o118.pdf (1164.31Кб)

УДК 531.715:681.327

1 Московский государственный университет информационных технологий, радиотехники и электроники, Москва, Россия

В настоящее время для измерения различных параметров объектов и сред в промышленности и науке широко используются лазерные методы и средства. Среди них выделяется метод гетеродинной  интерферометрии, позволяющий производить измерения в реальном масштабе времени и обладающий достаточно высокой точностью. Однако этот метод обладает существенным недостатком, который обусловлен сравнительно узким диапазоном измерений, вследствие того, что период интерференционной картины является соизмеримым с длиной волны света. Поэтому для измерения параметров протяженных объектов в данной работе предлагается метод, который позволяет формировать период интерференционной картины, соизмеримой с размерами объекта путем введения двух каналов измерения - грубого и точного, что обеспечивает широкий диапазон и высокую точность измерения. В настоящей статье рассмотрено применение предлагаемого метода для измерения скорости движения и параметров вибрации объектов, показано его преимущество. Рассмотрена структура гетеродинного измерителя поперечной скорости движения объекта, основанная на предложенном методе, где в результате поперечного движения отражателя меняется фаза интерферирующих пучков, так как интерференционная картина будет смещаться относительно щели фотоприемника. Установлены границы эффективного использования данного метода для измерения скорости объекта. Определено, что для измерения амплитуды вибраций она в данном случае находится путем подсчета переходов функции Бесселя через нуль, при этом для разрешения неоднозначности в определении величины амплитуды требуется достаточно сложная аппаратура. Показано, что предлагаемый метод позволяет производить абсолютные измерения амплитуды и частоты вибраций при упрощении реализации. Из проведенных расчетов следует, что для реальных скоростей движения объектов данный метод будет иметь большую чувствительность, которая легко регулируется в широких пределах изменением частоты к поперечным скоростям движения, чем известный доплеровский метод и может обеспечить линейную зависимость амплитуды и частоты сигнала от вибрации объекта.

1. Шрёдер Г. Трайбер Х. Техническая оптика: пер. с нем. / под ред. Р.Е. Ильинского. М .: Техносфера , 2006. 424 с . [Shroder G., Treiber H. Techniche Optic. Vogel Industrie Medien GmbH, Wurzburg. 2002. 424 p .].
2. Титов А.А. О повышении точности гетеродинного метода измерения перемещений // Измерительная техника. 2006. № 2. С. 30-31.
3. Кулеш В.П., Москалик Л.М., Шаров А.А. Гетеродинный лазерный интерферометр для дилатометрических исследований // Измерительная техника. 2009. № 12. С. 27-35.
4. Титов А.А., Амурский В.Б., Гарипов В.К. Методы построения и расчета лазерных измерительных и запоминающих устройств. М.: Машиностроение, 2008. 133 с.
5. Панченко В.Я., Голубев В.С., Васильцов В.В., Галушкин М.Г. и др. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / под ред. В.Я. Панченко. М.: Физматлит, 2009. 664 с.
6. Козин Г.И., Кузнецов А.П., Лебединский М.О. Лазерное гетеродинирование гауссовых пучков с частичной пространственной когерентностью //  Квантовая электроника. 2005. Т. 35, № 5. С. 429-434.
7. Кривоносов А.И. Оптоэлектронные устройства. М.: Энергия, 2008. 99 с.
8. Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник: пер. с англ. / под ред. Е . Л . Свинцова . М .: Техносфера , 2005. 527 с . [Friden D. Handbook of modern sensors. Springer New York, 2004. 527 p . DOI:10.1007/b97321 ].
9. Джексон Р.Г. Новейшие датчики: пер. с англ. / под ред. В.В. Лучинина. М.: Техносфера, 2007. 384 с . [Jackson R.G. Novel sensors and sensing. Institute of Physics p ublishing, Bristol and Philadelphia. 2004. 394 p.].
10. Риле Ф. Стандарты частоты. Принципы и приложения. М.: Физматлит, 2009. 512 с. [Riehle F. Frequency Standarts. Basic and Applications. Wiley-VCH, 2004. 526 p.] .
11. Зверев В.А ., Точилина Т.В. Основы оптотехники: учеб. пособие. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005. 293 с .
12. Махов Е.М., Потапов А.И., Махов В.Е. Прикладная оптика: учеб. пособие. СПб .: СЗТУ , 2004. 348 с .
13. Advanced Holography – Metrology and Imaging / ed. by I. Naydenova. Published by InTech, Croatia, 2011. 374 p.
14. Патракеев Н.В., Потапов А.И., Махов В.Е. LABVIEW 8 – новые возможности автоматизации проектирования контрольно-измерительных систем // Компоненты и технологии. 2007. № 2 (67). С. 138-141.
15. Berg N.J., Pellegrino J.M., eds. Acousto-Optic Signal Processing. Marcel Dekker, Inc., New-York, 1995.
16. Harikharan P. Basics of Interferometry. 2^nd ed. New York, Academic Press, 2007. 226 p.