Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Датчики на основе сдвига частоты света



Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

 

С помощью датчиков на основе сдвига частоты света определяется изменение частоты света, обусловленное объектом измерения. Измерение производится высокоточными методами светового гетеродинирования (интерферируют две световые волны разной частоты, а сигнал разностной частоты детектируется) и спектрального анализа. Типичным образцом датчика на основе сдвига частоты света может служить лазерный доплеровский волоконно-оптический измеритель скорости.

При освещении движущегося тела лучом лазера рассеиваемый телом свет приобретает сдвиг по частоте (эффект Доплера). Частотный сдвиг выражается следующей формулой:

,

где k0 и ks - волновые векторы падающего и рассеянного света; v - вектор скорости движущегося тела.

Датчик, в котором используется эффект Доплера, называется лазерным доплеровским волоконно-оптическим измерителем скорости. В зависимости от структуры оптической системы такие датчики можно разделить на два вида: с опорным светом и дифференциальные (рис. 22.8).

В лазерном доплеровском измерителе скорости с опорным светом лазерный луч освещает измеряемый объект через волоконно-оптический зонд. Этим же зондом принимается свет обратного рассеяния. Частотный сдвиг света в результате эффекта Доплера:

, (22.2)

где λ - длина волны лазера; θ - угол между лазерным лучом и вектором скорости объекта. Измеряемый сигнал, имеющий частоту Доплера, получается путем гетеродинного обнаружения световым детектором лучей рассеяния и опорного света, пришедшего в детектор врезультате френелевского отражения от торца зонда.

В лазерном доплеровском измерителе скорости дифференциального типа измеряемый объект освещается посредством волоконно-оптических зондов 1 и 2, а рассеянный свет принимается волоконно-оптическим зондом 3.В детекторе путем гетеродинирования этих световых лучей получается доплеровский сигнал измерителя. Частота биений, возникающая в результате гетеродинного обнаружения,

(22.3)

где δ - угол между двумя лазерными лучами. После измерения fb можно по формуле (22.3) определить скорость v.

Как видно из формул (22.2) и (22.3), сдвиг частоты зависит от угла освещения измеряемого объекта лучом лазера, а следовательно, требуется точная настройка оптической системы. Необходимо также учитывать, что в данных измерителях скорости используется явление рассеяния лазерного светового луча измеряемым объектом, поэтому чувствительность обнаружения твердого тела зависит от его цвета, степени обработки и чистоты поверхности, температуры и других факторов, а сыпучего тела - от размеров зерен, их формы, цвета и т. д.

 

Измеритель скорости твердых тел

В лазерном доплеровском измерителе скорости, который показан на рис. 21.9 источник света - гелий-неоновый лазер (излучаемая мощность 2...25 мВт, λ=632,8 нм), оптическое волокно из кварцевого стекла GI, световой детектор - кремниевый лавинный фотодиод. Кроме того, в частотном анализаторе сигналов биений используется система слежения за частотой. На конце каждого волоконно-оптического пробника имеется линза, позволяющая уменьшить погрешность измерений. Диапазон измерений определяется в основном углом освещения и частотной полосой процессора сигнала. В данном случае диапазон измеряемых скоростей от 1 до 200 м/мин, а точность измерений ±0,2 %.

 

 

Контрольные вопросы

 

1.

 


Лекция 23

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ (часть 2)

Доверь свою работу кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Просмотров 690

Эта страница нарушает авторские права



allrefrs.ru - 2022 год. Все права принадлежат их авторам!