SU1656356A1 - Method of measuring acoustic pressure fluctuations - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам измерений колебаний акустического давлени  с использованием оптических средетв. Цель изобретени , заключающа с  в повышении точности и упрощении процесса измерений, достигаетс  благодар  использованию в качестве датчика давлени  многомодового световода 4, спекл-картина излучени  на выходе которого анализируетс  с помощью амплитудно-пространственного оптического фильтра 7. В качестве амплитудно-пространственного оптического фильтра 7 используетс  пленка из халькогенидного стекла. 1 ил.This invention relates to methods for measuring acoustic pressure fluctuations using optical media. The purpose of the invention, which is to improve the accuracy and simplify the measurement process, is achieved by using a multimode fiber 4 as a pressure sensor, the emission speckle pattern of the output of which is analyzed using an amplitude-spatial optical filter 7. The amplitude-spatial optical filter 7 is used chalcogenide glass film. 1 il.

Description

Изобретение относится к способам измерений колебаний акустического давления с использованием оптических средств.The invention relates to methods for measuring fluctuations in acoustic pressure using optical means.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерений.The purpose of the invention is to improve the accuracy and simplification of the measurement process.

На чертеже изображен один из вариантов устройства для реализации предложенного способа.The drawing shows one embodiment of a device for implementing the proposed method.

Реализация способа происходит следующим образом.The implementation of the method is as follows.

Когерентное оптическое излучение от лазера 1 после нейтрального ослабляющего светофильтра 2 с помощью микрообъектива 3 вводят в торец многомодового световода 4, входящего в состав волоконно-оптического датчика 5. Входной и выходной концы световода 4 жестко закреплены. Излучение, выходящее из световода 4, коллимируют микрообъективом 6 и направляют на пленку из халькогенидного стекла 7. на которой предварительно при номинальном давлении осуществляют формирование амплитудно-пространствен ног оптинческого фильтра. Для этого при заданном постоянном номинальном давлении в указанной оптической схеме пленку халькогенидного стекла засвечивают в течении времени to при интенсивности излучения на выходе световода равной 1₀. Пленки из халькогенидного стекла могут быть получены, например, путем напыления соединений мышьяка с селеном на стеклянные или лавсановые подложки.Coherent optical radiation from the laser 1 after the neutral attenuating filter 2 using a micro lens 3 is introduced into the end of the multimode fiber 4, which is part of the fiber optic sensor 5. The input and output ends of the optical fiber 4 are rigidly fixed. The radiation coming out of the optical fiber 4 is collimated with a micro-lens 6 and sent to a film of chalcogenide glass 7. on which the amplitude-spatial legs of the optical filter are formed at a nominal pressure. To do this, at a given constant nominal pressure in the indicated optical scheme, the chalcogenide glass film is illuminated for a time t at a radiation intensity at the fiber output equal to 1 ₀ . Chalcogenide glass films can be obtained, for example, by spraying compounds of arsenic with selenium on glass or lavsan substrates.

После того, как амплитудно-пространственный оптический фильтр на пленке халькогенидного стекла сформирован, осуществляется процесс непосредственных измерений колебаний акустического давления. Воздействие акустического давления на многомодовый световод 4, входящий в состав волоконно-оптического датчика 5 давления, приводит к перестройке спеклкартины излучения на выходе световода 4 относительно стационарной картины спеклов, записанной на фильтре из халькогенидного стекла 7. Излучение прошедшее амплитудно-пространственный фильтр 7 с помощью объектива 8 фокусируют на фотоприемник 9. В результате на выходе фотоприемника 9 появляется переменный во времени сигнал, пропорциональный величине флюктуации акустического давления. Указанный сигнал регистрируется схемой 10 регистрации.After the amplitude-spatial optical filter is formed on the chalcogenide glass film, the process of direct measurement of acoustic pressure fluctuations is carried out. The effect of acoustic pressure on the multimode optical fiber 4, which is part of the fiber-optic pressure sensor 5, leads to a rearrangement of the speckle pattern of the radiation at the output of the optical fiber 4 relative to the stationary speckle pattern recorded on the chalcogenide glass filter 7. Radiation transmitted through the amplitude-spatial filter 7 using a lens 8 focus on the photodetector 9. As a result, a time-varying signal appears in the output of the photodetector 9, proportional to the fluctuation of the acoustic pressure. The specified signal is registered by the registration circuit 10.

Проведение непосредственных измерений флюктуации акустического давления происходит в течение определенного времени t. Для того, чтобы при проведении измерений не произошло изменение оптических свойств амплитудно-пространственного фильтра на основе пленок из халькогенидного стекла, что исказило бы действительный результат, величина интенсивность оптического излучения в процессе измерения флюктуаций акустического давления (I) должна удовлетворять соотношениюDirect measurements of fluctuations in acoustic pressure occur within a certain time t. In order to prevent a change in the optical properties of the amplitude-spatial filter based on chalcogenide glass films during measurements, which would distort the actual result, the value of the optical radiation intensity during the measurement of acoustic pressure fluctuations (I) must satisfy the relation

Требуемая величина интенсивности оптического излучения устанавливается, например, путем замены ослабляющего нейтрального светофильтра 2.The required value of the intensity of the optical radiation is set, for example, by replacing the attenuating neutral filter 2.

Предложенный способ характеризуется повышенной точностью и простотой процесса измерений флюктуаций акустического давления.The proposed method is characterized by increased accuracy and simplicity of the process of measuring fluctuations in acoustic pressure.

Claims (1)

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яClaim Способ измерения флюктуаций акустического давления, при котором предварительно при номинальном давлении когерентное оптическое излучение вводят в световод, коллимируют и направляют на светочувствительную пленку, на которой формируют оптический амплитудно-пространственный фильтр, затем воздействуют акустической волной на световод и регистрируют оптический сигнал на выходе амплитудно-пространственного фильтра, отличаю щ и й t я тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса измерений, в качестве светочувствительной пленки используют пленку халькогенидного стекла, а перед воздействием акустической волны на световод изменяют интенсивность оптического излучения так, чтобы выполнялось соотношениеA method for measuring fluctuations in acoustic pressure, at which coherent optical radiation is first introduced into the optical fiber at nominal pressure, collimated and directed to a photosensitive film on which an optical amplitude-spatial filter is formed, then an acoustic wave is applied to the optical fiber and the optical signal is recorded at the amplitude-spatial output a filter, I distinguish it by the fact that, in order to increase the accuracy and simplify the measurement process, as a photosensitive film use a film of chalcogenide glass, and before the action of an acoustic wave on the fiber, the intensity of the optical radiation is changed so that the ratio I ’ t Ιο to , где Io. to - соответственно интенсивность и время действия оптического излучения при формировании амплитудно-пространственного фильтра на пленке халькогенидного стекла;I ’t Ιο to, where Io. to - respectively, the intensity and duration of the optical radiation during the formation of the amplitude-spatial filter on the film of chalcogenide glass; I, t - соответственно интенсивность и время действия оптического излучения в процессе измерений флюктуаций акустического давления.I, t are, respectively, the intensity and duration of the action of optical radiation in the process of measuring fluctuations in acoustic pressure.