Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: измерение параметров звуковых волн. Сущность изобретения: преобразователь содержит двухволновый источник когерентного света, на выходе которого установлен двухволновый оптический переключатель с блоком управления, первое и второе одномодовые оптические волокна, первый светоотражатель на две длины волны, второй светоотражатель на одну длину волны, оптический ответвитель и фотоприемник, оптически связанные в интерферометр Майкельсона. Внутри первого одномодового волокна сформирован полупрозрачный отражатель и оно является предметным плечом интерферометра. На втором одномодовом волокне установлено фазосдвигающее устройство. Преобразователь содержит также электронную схему обработки. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2100913
Класс(ы) патента: H04R23/00
Номер заявки: 94004056/28
Дата подачи заявки: 03.02.1994
Дата публикации: 27.12.1997
Заявитель(и): Научно-производственное объединение "Всероссийский научно- исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений"
Автор(ы): Власов Ю.Н.; Маслов В.К.; Сильвестров С.В.
Патентообладатель(и): Научно-производственное объединение "Всероссийский научно- исследовательский институт физико-технических радиотехнических измерений"
Описание изобретения: Изобретение относится к контрольно-измерительной и испытательной технике и может быть использовано для контроля и измерения параметров вибраций и звуковых волн, например, в области гидроакустики.
Прототипом изобретения является волоконно-оптический преобразователь упругих колебаний, содержащий источник когерентного света, первое и второе одномодовые оптические волокна, первый и второй светоотражатели, сформированные соответственно на торцах первого и второго оптических волокон, оптический ответвитель и фотоприемник, оптически связанные в интерферометр Майкельсона, первое одномодовое оптическое волокно которого является предметным, а второе опорным его плечами, а также фазосдвигающее устройство, установленное во втором одномодовом оптическом волокне, усилитель, регистратор и блок обратной связи, выполненный в виде интегратора, компаратора и источника опорного сигнала, при этом выход фотоприемника через усилитель подключен параллельно к регистратору и интегратору, выход интегратора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного сигнала.
Недостатком прототипа является недостаточно высокая чувствительность гомодинного преобразователя.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является повышение чувствительности преобразователя.
Технический результат достигается тем, что в волоконно-оптическом преобразователе упругих колебаний источник когерентного света выполнен двухволновым, а на его выходе установлен оптический переключатель с блоком управления, при этом внутри первого одномодового оптического волокна сформирован полупрозрачный светоотражатель на две длины волны, первый светоотражатель выполнен на две, а второй на одну волны, причем выход усилителя через блок обратной связи дополнительно соединен с управляющим входом блока управления, выход которого подключен к двухволновому оптическому переключателю.
Кроме того, в первое одномодовое волокно может быть введено дополнительное фазосдвигающее устройство.
Регистратор может быть дополнительно соединен с выходом блока управления.
На фиг. 1 представлена общая схема преобразователя; на фиг. 2 схема соединений электронных блоков в преобразователе; на фиг. 3 временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя.
Волоконно-оптический преобразователь содержит (фиг. 1) источник 1 когерентного света, выполненный двухволновым на длины волн λ1 и λ2, на выходе которого установлен двухволновый переключатель 2, управляемый блоком 3 управления. Кроме того, имеется два одномодовых оптических волокна 4 и 5. На входе волокна 4 установлено оптическое вводное устройство 6, на входе волокна 5 оптическое выводное устройство 7.
Часть волокна 4 свернута в предметную волоконную катушку 8, а часть волокна 5 свернута в опорную волоконную катушку 9. Имеются также оптический ответвитель 10, полупрозрачный светоотражатель 11 на длины волн λ1 и λ2 и светоотражатели 12 и 13, выполненные соответственно на две длины волны λ1 и λ2 и на одну длину волны λ1.
Оптические элементы 4, 6, 7, 8, 10, 11 и 12 оптически связаны в многолучевой интерферометр Фабри-Перо, работающий на длине волны λ2. Оптические элементы 4, 6, 7, 8, 9, 10, 12 и 13 оптически связаны в двухлучевой интерферометр Майкельсона, работающий на длине волны λ1.
Кроме того, имеется общий фотоприемник 14, подключенный выходом через усилитель 15 к регистратору 16, На вход регистратора 16 может подаваться сигнал в виде масштабного множителя с блока 3 управления.
В состав интерферометров могут также входить фазосдвигающие устройства 17 и 18.
Преобразователь также содержит блок 19 обратной связи (фиг. 2), выполненный в виде интегратора 20, компаратора 21, и источника 22 опорного сигнала. Блок 19 обратной связи устанавливается между блоком 3 управления и усилителем 15.
В качестве двухволнового оптического переключателя 2 можно использовать простейшее механическое устройство с двумя светофильтрами.
Переключатель 2 можно выполнить в виде электро-оптического модулятора, работающего на любом известном принципе. Функции переключателя 2 заключаются в том, чтобы по команде он пропускал нужную длину волны λ1 и λ2.
В качестве блока 3 управления в этом случае можно использовать любой управляемый генератор командных импульсов.
Преобразователь представляет собой по существу два спаренных волоконно-оптических гомодинных интерферометра, работающих на различных длинах волн. Причем датчиком является волоконная катушка 8. В зависимости от уровня входного сигнала работает интерферометр Майкельсона на длине волны λ1 или интерферометр Фабри-Перо на длине волны λ2. Если уровень входного сигнала известен заранее, выбор длины волны λ1 или λ2 осуществляют вручную. Если уровень входного сигнала неизвестен, то возможно автоматическое переключение рабочих длин волн и интерферометров.
Преобразователь работает следующим образом.
Предварительно с помощью фазосдвигающих устройств 17 и 18 рабочую точку А на выходных кривых 23 и 24 (фиг. 3) интерферометров Майкельсона и Фабри-Перо совмещают и устанавливают в области максимальной кривизны и линейности выходных кривых. Затем на волоконную катушку направляют входной сигнал 25 (фиг. 1), который вызывает деформацию волокна катушки и сдвиг фаз световой волны в ней по сравнению со световой волной в опорной катушке 9 (допустим, что работает сначала интерферометр Майкельсона на длине волны λ1.
На временной диаграмме входной сигнал изображен под позицией 26 (фиг. 3). На длине волны λ2 выходной сигнал на выходе фотоприемника 14 изображен под позицией 27, на длине волны λ1 под позицией 28.
Выходной сигнал с фотоприемника 14 усиливается усилителем 15 (фиг. 1 и 2) и затем подается на регистратор 16, на который одновременно подается сигнал с блока 3 управления для указания масштаба сигнала (различный на различных длинах волн). Одновременно сигнал с усилителя 15 подается на интегратор 20, после которого сравнивается с уровнем опорного сигнала источника 22 в компараторе 21. Если проинтегрированный выходной сигнал с двухлучевого интерферометра будет меньше уровня опорного сигнала источника 22, то на блок 3 управления с компаратора 21 поступает командный сигнал на переключение переключателем 2 режима работы преобразователя на длину волны λ2. При этом включается в работу более чувствительный интерферометр Фабри-Перо и выключается двухлучевой интерферометр. Одновременно на регистратор 16 подается сигнал об изменении масштаба выходного сигнала.
Обратное переключение на длину волны λ1 произойдет аналогичным путем в случае, если проинтегрированный выходной сигнал преобразователя превысит уровень опорного сигнала. В этом случае в работу вновь включается интерферометр Майкельсона, имеющий более широкий линейный диапазон гомодинного преобразования по сравнению с многолучевым интерферометром Фабри-Перо.
Таким образом, представленный преобразователь упругих колебаний наряду с широким динамическим диапазоном гомодинного преобразователя, присущей двухлучевому интерферометру Майкельсона, обладает повышенной чувствительностью многолучевого интерферометра Фабри-Перо.
Формула изобретения: 1. Волоконно-оптический преобразователь упругих колебаний, содержащий источник когерентного света, первое и второе одномодовые оптические волокна, первый и второй светоотражатели, сформированные соответственно на торцах первого и второго оптических волокон, оптический ответвитель и фотоприемник, оптически связанные в интерферометр Майкельсона, первое одномодовое оптическое волокно которого является предметным, а второе опорным его плечами, а также фазосдвигающее устройство, установленное во втором одномодовым оптическом волокне, усилитель, регистратор и блок обратной связи, выполненный в виде интегратора, компаратора и источника опорного сигнала, при этом выход фотоприемника через усилитель подключен параллельно к регистратору и интегратору, выход интегратора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного сигнала, отличающийся тем, что источник когерентного света выполнен двухволновым, а на его выходе установлен двухволновый оптический переключатель с блоком управления, при этом внутри первого одномодового оптического волокна сформирован полупрозрачный светоотражатель на две длины волны, первый отражатель выполнен на две, а второй на одну длину волны, причем выход усилителя через блок обратной связи дополнительно соединен с управляющим входом блока управления, выход которого подключен к двухволновому оптическому переключателю.
2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в первое одномодовое оптическое волокно введено дополнительное фазосдвигающее устройство.
3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что регистратор дополнительно соединен с выходом блока управления.