Оптическое детектирование и лазерные интерферометры для измерения ультразвуковых колебаний. Методы оптического измерения поверхности колебания. Сканирование лазерным гетеродинным интерферометром. Энергетический расчет чувствительности средств регистрации.
3.1 Детектор ультразвука на основе интерферометра Майкельсона 3.3 Применение спекл-интерферометрии для регистрации акустического сигнала Сканирование лазерным гетеродинным интерферометромВ диапазоне частот выше 20 КГЦ нестабильность, с одной стороны, приводит к нестабильности чувствительности интерферометра, а с другой (при включенной системе стабилизации базы) - к «уходу» интерферометра с рабочей точки и возникновению систематических погрешностей при измерении смещений поверхности. Часть излучения лазера 1 посредством светоделительной пластины 5 отводится на фотоприемник 6, который вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный интенсивности излучения лазера, подаваемый далее на один из входов дифференциального усилителя 10. При этом изменение оптической фазы интерферометра (относительные перемещения поверхности образца 2 и опорного зеркала 4) вследствие действия акустических шумов приводит к изменению сигнала фотоприемника 9 на величину, пропорциональную расстройке оптической фазы интерферометра, что приводит к появлению сигнала, поступающего на исполнительный элемент 11 (пьезопривод) и компенсирующего акустические шумы. При подаче на пьезопривод 11 синусоидального напряжения от генератора 16 частотой со0 происходит модуляция интенсивности второй интерференционной картины и на выходе фотоприемника 9 вырабатывается синусоидальный электрический сигнал, частота и фаза которого зависят от фазы интерференционной картины. Система отрицательной обратной связи 13 выделяет из сигнала фотоприемника 9 сигнал с частотой ?0, сравнивает фазу этого сигнала с фазой опорного сигнала и вырабатывает управляющий сигнал, который поступает на пьезопривод 11 для подстройки фазы в точке ?0 = 2 m?.Когда поверхность имеет пространственно гладкие волновые поля, такие как в некоторых приложениях ОАВ, оптическая интерферометрия имеет преимущества перед вышеуказанными методами, так как она позволяет проводить прямое измерение смещения поверхности. Синусоидальная поверхность смещения Asin (2?fvibt ?vib), где А - амплитуда и ?vib является фазой поверхностной вибрации исследуемого, приводит к зависимому от времени изменению оптической разности фаз, где fvib является частотой, при которой образец электрически возбужден Размеры спеклов в объективных и субъективных (при расстоянии до исследуемой поверхности много большем фокусного расстояния оптической системы) спекл-структурах (продольные - L и поперечные - H) оцениваются по формулам: где ? - длина волны лазерного излучения, используемого для освещения исследуемой поверхности, ? - отношение диаметра освещенной области исследуемой поверхности к расстоянию от исследуемой поверхности до точки регистрации спекла (для объективных спекл-структур), ? - отношение диаметра входной апертуры к фокусному расстоянию оптической системы (для субъективных спекл-структур). При динамических перемещениях исследуемой поверхности изменения размеров спекла для объективных спекл-структур согласно выражениям будут определяться следующими соотношениями: где r - расстояние от исследуемой поверхности до точки регистрации спекла, ± ?r - величина перемещения исследуемой поверхности, D - диаметр освещенной области исследуемой поверхности. Изменение интенсивности в спекл-структуре на входе фотодетектора преобразуется в изменение выходного напряжения фотодетектора, которое записывается следующим образом: где u(t) - выходное напряжение электрической схемы фотодетектора, A - постоянная составляющая напряжения смешения на выходе электрической схемы, которая связана с усредненным значением изменения интенсивности вторичной интерференционной картины, B - амплитуда полезного выходного напряжения, которая определяется параметрами оптоэлектронной схемы, ?(0) - начальное значение разности фаз между опорным излучением и рассеянным лазерным излучением, образующим спекл-структуру, ?(t) - изменение фазы в спекл-стркутуре, связанное с изменением оптического пути при динамических смещениях исследуемой поверхности.
План
Содержание
Введение
1. Оптическое детектирование ультразвука (Обзор)
2. Лазерные интерферометры для измерения ультразвуковых колебаний
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
