Меркішін Г В, Афонін К Н Московський авіаційний інститут (державний технічний університет) ГСП-3, Волоколамское шосе д 4, м Москва, 125993, Росія тел: 158-47-28, e-mail: merkishingv @ ramblerru

Анотація – Розглядається застосування когерентного випромінювання для створення високочутливих дистанційних вимірювачів коливань щільності середовища

I                                       Введення

Дистанційний аналіз вібрацій і малих переміщень робочих поверхонь (наприклад, крила літака) по флуктуаціям оптичної щільності навколишнього середовища, характеристик газового потоку, турбулентності середовища і т п має багато технічних додатків і вельми актуальне для практичних завдань Це завдання безконтактного контролю режимів та стану відповідальних вузлів машин і механізмів, високочутливі спрямовані мікрофони для журналістів, мисливців, рятувальників, шоу-індустрії і пр

Як відомо, хорошою спрямованістю володіє промінь лазера У світі широке застосування знайшли лазерні мікрофони, принцип дії яких заснований на амплітудної модуляції променя лазера (при отриманні звуковий інформації, наприклад, по коливаннях віконного стекпа) Але як отримати акустичну інформацію на великій відстані, якщо відсутні предмети, за допомогою яких ми можемо зняти акустичне коливання Можна використовувати звичайний мікрофон, але тоді постає питання про вузької діаграмі спрямованості і, відповідно, складності прицілювання і поганий чутливості У даній роботі дано розрахунок чутливості зняття аудіо інформації за допомогою модуляції фази лазерного променя [1] Такий пристрій повинен володіти високою чутливістю

II                              Основна частина

Як відомо, фаза світлової хвилі – дуже чутливий параметр Розглянемо поведінку фази лазерного променя при зміні тиску середовища на шляху проходження лазера Схема установки показана на рис1:

Рис 1 Схема установки

Fig 1 Laboratory set-up configuration

При поширенні звукових коливань в середовищі виникають області з різним тиском При проходженні через ці області лазерний промінь змінює свою фазу Для селекції лазерного променя за частотою застосовується фільтр (3), а для просторової селекції – лінза (2) з діафрагмою (1), що знаходяться на відстані:

Ι/α + 1/b = 1/ f                                                                                                  (1)

де f – фокусна відстань лінзи Використовуючи дане співвідношення (1) можна вирішити проблему просторової фільтрації, т до змінюючи відстань Ь можна «налаштовуватися» на різні дальності до обєкта випромінювання звукових хвиль а Даний підхід є схожим з фокусуванням фотоапаратів В якості фотоприймача використовується чотирьохвіконної фотодетектор [1]

Розглянемо, в якому діапазоні змінюється тиск повітря при нормальній розмові Для цього візьмемо з довідника параметри звукового тиску для конденсаторного динамічного мікрофона С568ЕВ Даний мікрофон забезпечує досить гарну якість звуку при записі розмови Для нього:

Pmin = Ю “* Па Ротах = 10 ^ Па Будемо проводити розрахунки для середньої величини діапазону:

ΔΡ = (Pmin + Pmax) / 2 = 50 Па З довідника візьмемо параметри тиску і коефіцієнта заломлення для різних середовищ:

Середа

Коефіцієнт заломлення, η

Тиск, Р

Вакуум

1

0 Па

Повітря

(Норм, умови)

100033333

101,325 * 10 ^ КПа

Швидкість світла залежить від коефіцієнта заломлення наступним чином:

Vc = с / п, тоді:

VcBaK З -3 * 1 О м / с Усвозд = С/100033333 = 2,99900033 * 10 ® м / с Припустимо лінійну залежність швидкості світла в середовищі від тиску, тоді (рис2):

Рис 2 Залежність швидкості світла в середовищі від тиску

Fig 2 Velocity ofiigiit in the environment as a function of preassure

Виходячи з отриманих раніше даних про тиск звукових коливань, виходить, що тиск повітря при розмові змінюється в діапазоні:

(Рвозд-АР) <