RU2036415C1

RU2036415C1 - Laser sensor of ultrasonic oscillations

Info

Publication number: RU2036415C1
Authority: RU
Inventors: О.В. Абрамов; О.М. Градов; В.И. Шелобков
Original assignee: Институт общей и неорганической химии им.Н.С.Курнакова РАН
Priority date: 1992-07-13
Filing date: 1992-07-13
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: ultrasonic flaw detection. SUBSTANCE: displacements of diagnosed surface both less than length of laser radiation wave and exceeding this value are registered. Characteristic features of invention amount to following: automatic transition from one range of measurement of amplitudes of ultrasonic displacements of surface to another one with value of length of wave of used laser radiation being boundary between them; original design of two-channel laser interferometer with minimal light losses in each channel; increased sensitivity of measurements due to use of differential processing of registered values and enhanced signal-to-noise ratio. EFFECT: increased precision of measurements and expanded range of fixed amplitudes of ultrasonic waves. 3 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам, а именно к регистрации ультразвуковых сигналов. The invention relates to instrumentation, namely, the registration of ultrasonic signals.

Известны лазерные интерферометры [1] использующие явление интерференции для измерения расстояний до выбранного объекта, положение которого может меняться во времени. Known laser interferometers [1] using the phenomenon of interference to measure distances to a selected object, the position of which can vary with time.

Недостатком этих приборов является ограничение частотного диапазона регистрируемых смещений узкой низкочастотной областью, малая чувствительность и невысокая точность измерений. The disadvantage of these devices is the limitation of the frequency range of recorded displacements to a narrow low-frequency region, low sensitivity and low measurement accuracy.

Наиболее близким к изобретению по техническим признакам и достигаемым результатам является устройство [2] в котором на базе двухлучевого интерферометра реализована схема регистрации колебаний объекта в широкой области частот ультразвукового диапазона. The closest to the invention in technical terms and the results achieved is a device [2] in which, on the basis of a two-beam interferometer, a scheme for detecting object vibrations in a wide frequency range of the ultrasonic range is implemented.

Недостатком является ограниченный диапазон амплитуд измеряемых колебаний, невысокая точность определения величины смещения диагностируемой поверхности, заметное искажение формы регистрируемого ультразвукового сигнала. The disadvantage is the limited range of amplitudes of the measured oscillations, the low accuracy of determining the magnitude of the displacement of the diagnosed surface, a noticeable distortion in the shape of the recorded ultrasonic signal.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений и расширение диапазона фиксируемых амплитуд ультразвуковых волн, достигаемое регистрацией смещений диагностируемой поверхности как меньших длины волны лазерного излучения, так и превышающих эту величину. The technical result of the invention is to increase the accuracy of measurements and expand the range of recorded amplitudes of ultrasonic waves, achieved by recording the displacements of the diagnosed surface both less than the wavelength of laser radiation, and exceeding this value.

Это достигается тем, что в лазерном датчике ультразвуковых сигналов, содержащем сдвоенный лазерный интерферометр, два фотоприемника, положение которых друг относительно друга отрегулировано в направлении падающих электромагнитных лучей с помощью пьезокерамических пластин, и электронный блок обработки результатов измерений, состоящий из разностного усилителя и выходного усилителя, согласно изобретению на фотоприемники поданы сигналы с опережением друг друга по фазе на половину длины волны падающего излучения, а их выходы подсоединены к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен параллельно к входам аналогового коммутатора и линии управления аналоговым коммутатором, состоящей из компаратора с порогом, выход которого соединен со входом S триггера, причем его вход R подключен к выходу схемы ИЛИ, три входа которой соединены соответственно с выходом схемы начальной установки и входом R реверсивного счетчика, выходом "<0" реверсивного счетчика и выходом S схемы синхронизации. This is achieved by the fact that in the laser ultrasonic signal sensor containing a dual laser interferometer, two photodetectors, the position of which relative to each other is adjusted in the direction of incident electromagnetic rays using piezoceramic plates, and an electronic unit for processing the measurement results, consisting of a difference amplifier and an output amplifier, according to the invention, signals are fed to the photodetectors ahead of each other in phase by half the wavelength of the incident radiation, and their outputs are connected to the inputs of a differential amplifier, the output of which is connected in parallel to the inputs of the analog switch and the control line of the analog switch, consisting of a comparator with a threshold, the output of which is connected to the input S of the trigger, and its input R is connected to the output of the OR circuit, the three inputs of which are connected respectively to the output of the initial setup circuit and the input R of the reverse counter, the output "<0" of the reverse counter and the output S of the synchronization circuit.

Выход Q триггера подключен на управляющий вход аналогового коммутатора, выходы которого подсоединены к входам двух линий, одна из которых, включающая линейный усилитель, подключена к одному из входов аналогового сумматора, стоящего на выходе блока электронной обработки сигнала, тогда как со вторым выходом аналогового коммутатора связана вторая линия, в начале которой помещена схема синхронизации, имеющая на входе параллельно соединенные триггер Шмитта и дифференцирующий усилитель, выход которого подсоединен к входу компаратора, имеющего на выходе один из входов оконечной схемы И. Выход этой схемы И является выходом S схемы синхронизации, а выход триггера Шмитта подключен к входам двух формирователей, выходы которых соединены соответственно с входами объединяющей схемы ИЛИ, входами R и S триггера и входами двух схем И, вторые входы которых подключены к выходам Q и

триггера, причем выходы этих двух схем И соединены соответственно с входами оконечной схемы ИЛИ, выход которой является выходом С схемы синхронизации. При этом выход 2 объединяющей схемы ИЛИ через инвертор подсоединен к второму входу оконечной схемы И, а также на вход делителя частоты, выход которого образует выход Т схемы синхронизации, соединяемый с входами двух знакоопределяющих схем И, вторые входы которых подключены соответственно к выходам Q и

знакоопределяющего триггера. Выход

объединен с входом D последнего, вход С соединен с выходом С схемы синхронизации, а входы S и R подключены к выходам двух установочных схем И, первые входы которых подсоединены к выходам знакоопределяющего триггера Шмитта с входом, подключаемым к выходу линейного усилителя. Вторые входы двух установочных схем И объединены и соединены с выходом установочного компаратора, вход которого подключен к объединенным выходу ЦАП и входу фильтра, причем цифровые входы ЦАП соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика, два знаковых входа которого подсоединены соответственно к двум выходам знакоопределяющих схем И, а выход фильтра подключен к второму входу аналогового сумматора.The output Q of the trigger is connected to the control input of the analog switch, the outputs of which are connected to the inputs of two lines, one of which, including a linear amplifier, is connected to one of the inputs of the analog adder at the output of the electronic signal processing unit, while it is connected to the second output of the analog switch the second line, at the beginning of which there is a synchronization circuit having a Schmitt trigger and a differentiating amplifier, the output of which is connected to the input of the comparator, in parallel on the output, one of the inputs of the terminal circuit I. The output of this circuit AND is the output S of the synchronization circuit, and the output of the Schmitt trigger is connected to the inputs of two formers, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the combining circuit OR, the inputs R and S of the trigger, and the inputs of two circuits AND whose second inputs are connected to outputs Q and

trigger, and the outputs of these two circuits AND are connected respectively to the inputs of the terminal circuit OR, the output of which is the output C of the synchronization circuit. The output 2 of the combining OR circuit through an inverter is connected to the second input of the terminal circuit And, as well as to the input of the frequency divider, the output of which forms the output T of the synchronization circuit, connected to the inputs of two sign-determining circuits And, the second inputs of which are connected respectively to the outputs Q and

sign-determining trigger. Output

combined with the input D of the latter, input C is connected to the output C of the synchronization circuit, and the inputs S and R are connected to the outputs of two installation circuits AND, the first inputs of which are connected to the outputs of the Schmitt trigger-detection trigger with an input connected to the output of the linear amplifier. The second inputs of the two installation circuits AND are combined and connected to the output of the installation comparator, the input of which is connected to the combined output of the DAC and the input of the filter, the digital inputs of the DAC connected to the corresponding outputs of the reversing counter, two sign inputs of which are connected respectively to the two outputs of the sign-determining circuits And, and the filter output is connected to the second input of the analog adder.

На фиг. 1 представлена оптическая схема лазерного датчика; на фиг. 2 схема блока электронной обработки сигнала; на фиг. 3 схема синхронизации. In FIG. 1 is an optical diagram of a laser sensor; in FIG. 2 circuit block electronic signal processing; in FIG. 3 synchronization circuit.

Лазерный датчик содержит источник 1 когерентного электромагнитного излучения (лазер), полупрозрачные зеркала 2-5, разделяющие падающие электромагнитные потоки на два пучка примерно одинаковой интенсивности, линзу 6, фокусирующую прошедший пучок излучения на объект 7, уголковый отражатель 8 с регулируемым перемещением вдоль каналов интеpференции, направляющий опорный пучок на призму 9, находящуюся на юстируемом расстоянии от уголкового отражателя 10, неподвижное зеркало 11, фотоприемники 12 и 13, блок 14 электронной обработки сигнала. The laser sensor contains a source 1 of coherent electromagnetic radiation (laser), translucent mirrors 2-5 dividing the incident electromagnetic flux into two beams of approximately the same intensity, a lens 6 focusing the transmitted beam of radiation on the object 7, an angle reflector 8 with adjustable movement along the interference channels, a directing reference beam to a prism 9 located at an adjustable distance from the corner reflector 10, a fixed mirror 11, photodetectors 12 and 13, an electronic signal processing unit 14.

На входе блока электронной обработки сигнала помещают дифференциальный усилитель 15, приемные каналы которого подсоединяют к выходам фотоприемников 12 и 13 (фиг. 1). Выход усилителя (фиг. 2) соединяют с входом аналогового коммутатора 16 и входом компаратора 17 с порогом. Выход компаратора 17 соединяют с входом S-триггера 18, а R вход последнего подключают к выходу элемента ИЛИ 19, один из входов которой соединяют с выходом схемы 20 начальной установки и входом R реверсивного счетчика 21, второй с выходом <0 реверсивного счетчика 21, а третий подают на S выход схемы синхронизации 22. At the input of the electronic signal processing unit, a differential amplifier 15 is placed, the receiving channels of which are connected to the outputs of the photodetectors 12 and 13 (Fig. 1). The output of the amplifier (Fig. 2) is connected to the input of the analog switch 16 and the input of the comparator 17 with a threshold. The output of the comparator 17 is connected to the input of the S-flip-flop 18, and the R input of the latter is connected to the output of the OR element 19, one of the inputs of which is connected to the output of the initial setup circuit 20 and the input R of the counter 21, the second with the output <0 of the counter 21, and the third is fed to the S output of the synchronization circuit 22.

Один из выходов аналогового коммутатора 16 соединяют с входом линейного усилителя 23, выход которого подключают к одному из входов аналогового сумматора 24, а также к входу знакоопределяющего триггера Шмитта 25. Выход Q триггера 18 подсоединяют к входу управления аналогового коммутатора 16. Выходы триггера Шмитта 25 соединяют с первыми входами элементов И 26 и 27, выходы которых подключают соответственно к входам S и R знакоопределяющего триггера 28. Вторые входы элементов И 26 и 27 объединяют и подключают к выходу установочного компаратора 29. Второй выход аналогового коммутатора 16 подключают к входу схемы 22 синхронизации, выход С которой соединяют с входом С триггера 28, а выход Т с первыми входами знакоопределяющих элементов И 30 и 31, вторые входы элементов которых подключают соответственно к выходам Q и

триггера 28. Выход

триггера 28 объединен с входом D последнего. Выходы схем 30 и 31 подключают соответственно к знаковым входам "+" и "-" реверсивного счетчика 7, выходы разрядов которого подсоединяют к соответствующим цифровым входам ЦАП 32. Выход последнего соединяют с входами компаратора 29 и фильтра 33, выход которого подсоединяют к второму входу аналогового сумматора 34.One of the outputs of the analog switch 16 is connected to the input of the linear amplifier 23, the output of which is connected to one of the inputs of the analog adder 24, as well as to the input of the Schmitt trigger signal 25. The output Q of the trigger 18 is connected to the control input of the analog switch 16. The outputs of the Schmitt trigger 25 are connected with the first inputs of the elements And 26 and 27, the outputs of which are connected respectively to the inputs S and R of the sign-determining trigger 28. The second inputs of the elements And 26 and 27 are combined and connected to the output of the installation comparator 29. The second in the output of the analog switch 16 is connected to the input of the synchronization circuit 22, the output of which is connected to the input C of the trigger 28, and the output of T with the first inputs of the sign-determining elements And 30 and 31, the second inputs of the elements of which are connected respectively to the outputs Q and

trigger 28. Exit

trigger 28 is combined with the input D of the latter. The outputs of

circuits

30 and 31 are connected respectively to the sign inputs "+" and "-" of the reverse counter 7, the discharge outputs of which are connected to the corresponding digital inputs of the DAC 32. The output of the latter is connected to the inputs of the comparator 29 and the filter 33, the output of which is connected to the second input of the analog adder 34.

Вход схемы синхронизации подключают к одному из выходов аналогового коммутатора 16 (фиг. 2). На вход схемы синхронизации (фиг. 3) подключают объединенные входами триггер Шмитта 35 и дифференцирующий усилитель 36. Выход триггера Шмитта подключают к входам формирователей 37 и 38, выходы которых соединяют с входами объединяющей схемы ИЛИ 39, соответственно к входам R и S триггера 40 и первыми входами схем И 41 и 42, вторые входы которых подсоединяют соответственно к выходам Q и

триггера 40, а выходы на входы оконечного элемента ИЛИ 43, выход которой является выходом С схемы синхронизации.The input of the synchronization circuit is connected to one of the outputs of the analog switch 16 (Fig. 2). The Schmitt trigger 35 and the differentiating amplifier 36 are connected to the input of the synchronization circuit (Fig. 3). The output of the Schmitt trigger is connected to the inputs of the

drivers

37 and 38, the outputs of which are connected to the inputs of the combining circuit OR 39, respectively, to the inputs R and S of the trigger 40 and the first inputs of circuits AND 41 and 42, the second inputs of which are connected respectively to the outputs Q and

trigger 40, and the outputs of the inputs of the terminal element OR 43, the output of which is the output of the synchronization circuit.

Выход элемента ИЛИ 39 подключают к входам делителя частоты 44, выход которого является выходом Т схемы синхронизации, а также на вход инвертора 45. Выход дифференцирующего усилителя 36 подсоединяют к входу компаратора 46, выход которого, а также выход инвертора 45 подключают ко входам оконечного элемента И 47, выход которой является выходом S схемы синхронизации. The output of the OR element 39 is connected to the inputs of the frequency divider 44, the output of which is the output T of the synchronization circuit, and also to the input of the inverter 45. The output of the differentiating amplifier 36 is connected to the input of the comparator 46, the output of which, as well as the output of the inverter 45, are connected to the inputs of the terminal element And 47, the output of which is the output S of the synchronization circuit.

Регистрация ультразвуковых колебаний происходит следующим образом. Registration of ultrasonic vibrations is as follows.

Непрерывный поток когерентного электромагнитного излучения (фиг. 1) от источника 1 частично проходит через полупрозрачное зеркало 2, а частично отражается в опорное плечо интерферометра перпендикулярно падающему лучу. Прошедший пучок электромагнитных волн попадает на линзу 6, в фокусе которой находится поверхность диагностируемого объекта 7, так что отраженное от нее излучение, проходя в обратном направлении линзу, образует луч, параллельный падающему. A continuous stream of coherent electromagnetic radiation (Fig. 1) from the source 1 partially passes through a translucent mirror 2, and partially reflects into the supporting arm of the interferometer perpendicular to the incident beam. The transmitted beam of electromagnetic waves hits the lens 6, the focus of which is the surface of the diagnosed object 7, so that the radiation reflected from it, passing in the opposite direction of the lens, forms a beam parallel to the incident.

Отражаясь от полупрозрачных зеркал 4 и 5, этот луч образует два измерительных пучка электромагнитного излучения, каждый из которых используется для создания интерфеpенционной картины в одном из двух каналов интерферометра. Неподвижное зеркало 11 введено в один из каналов интерферометра для того, чтобы избежать искажающего перемещения лучей в разных каналах. Излучение в опорном плече проходит уголковый отражатель 8, частично отражаясь от полупрозрачного зеркала 3, и образует два параллельных опорных луча, по одному в каждом канале интерферометра. При этом в каждом из каналов предусмотрена возможность изменения длины оптического пути опорного луча. Reflecting from translucent mirrors 4 and 5, this beam forms two measuring beams of electromagnetic radiation, each of which is used to create an interference pattern in one of the two channels of the interferometer. A fixed mirror 11 is introduced into one of the channels of the interferometer in order to avoid the distorting movement of rays in different channels. The radiation in the support arm passes through an angular reflector 8, partially reflected from the translucent mirror 3, and forms two parallel support beams, one in each channel of the interferometer. Moreover, in each channel, it is possible to change the optical path length of the reference beam.

В одном случае это достигается перемещением уголкового отражателя 8 в направлении образуемых параллельных опорных лучей, определяющих положение коллинеарных осей каналов интерференции, которые заканчиваются фотоприемниками 12 и 13 соответственно. В другом канале длина оптического пути варьируется при настройке изменением расстояния между призмой 9 и уголковым отражателем 10 с помощью регулировочных винтов. Соединяясь с измерительными пучками электромагнитного излучения, эти опорные лучи образуют в каждом из каналов бегущую волну, амплитуда которой модулируется величиной отношения смещения диагностируемой поверхности 7 к длине волны излучения. Получаемый в каждом из каналов сигнал регистрируется фотоприемниками 12 и 13. In one case, this is achieved by moving the corner reflector 8 in the direction of the formed parallel reference beams defining the position of the collinear axes of the interference channels, which end with photodetectors 12 and 13, respectively. In another channel, the optical path length varies when adjusted by changing the distance between the prism 9 and the corner reflector 10 using the adjusting screws. Connecting with the measuring beams of electromagnetic radiation, these reference rays form a traveling wave in each channel, the amplitude of which is modulated by the ratio of the displacement of the diagnosed surface 7 to the radiation wavelength. The signal received in each of the channels is recorded by photodetectors 12 and 13.

С помощью регулировки длины оптического пути каждого опорного луча устанавливают такую разность фаз между сигналами, регистрируемыми фотоприемниками 12 и 13, когда максимальное значение выходного напряжения на одном из них соответствует минимальной амплитуде выходного сигнала другого. Выходы фотоприемников 12 и 13 соединяют с входом блока 14 электронной обработки сигналов, обеспечивающего получение конечного результата измерений. By adjusting the optical path length of each reference beam, a phase difference between the signals recorded by the photodetectors 12 and 13 is established when the maximum value of the output voltage on one of them corresponds to the minimum amplitude of the output signal of the other. The outputs of the photodetectors 12 and 13 are connected to the input of the electronic signal processing unit 14, which provides the final measurement result.

Работа блока электронной обработки сигналов происходит следующим образом. The operation of the electronic signal processing unit is as follows.

При включении блока (фиг. 2) со схемы 20 начальной установки через элемент ИЛИ 19 на R вход триггера 18 поступает импульс, что приводит к появлению на выходе Q триггера логической "1" и включению аналогового коммутатора 16 в положение, когда его вход подключен к входу линейного усилителя 23. When you turn on the unit (Fig. 2) from the initial installation circuit 20 through the OR element 19, an input of the trigger 18 is supplied to the R input of the trigger 18, which leads to the appearance of the trigger “Q” at the output Q and the analog switch 16 is turned on when its input is connected to line amplifier input 23.

Импульс со схемы начальной установки 20 поступает также на R вход реверсивного счетчика 21 и устанавливает его разряды в логический 0. Сигналы с фотоприемников 12 и 13 (фиг. 1) поступают на входы дифференциального усилителя 15 (фиг. 2), где происходит вычитание шумов и усиление полезного сигнала, проходящего через аналоговый коммутатор 16, линейный усилитель 23 и аналоговый сумматор 24 на выход блока. The pulse from the initial setup circuit 20 also enters the R input of the reversible counter 21 and sets its bits to logic 0. The signals from the photodetectors 12 and 13 (Fig. 1) are fed to the inputs of the differential amplifier 15 (Fig. 2), where the noise is subtracted and amplification of the useful signal passing through the analog switch 16, the linear amplifier 23 and the analog adder 24 to the output of the block.

При увеличении сигнала до U_пор1, говорящего о том, что перемещение поверхности объекта (фиг. 1) близко к длине волны лазера, на одном из выходов триггера Шмитта 25 (фиг. 2) появляется импульс установки триггера 28, причем, если сигнал > 0, то импульс установки проходит через элемент И 26 на вход S триггера 28, устанавливает выход Q триггера в логическую 1, что разрешает прохождение тактовых импульсов с выхода Т схемы синхронизации 22 через схемы И 30 на вход "+" реверсивного счетчика 21. Если сигнал <0, то импульс установки проходит через элемент И 27 на R вход триггера 28, устанавливает выход

триггера в логическую 1, что разрешает прохождение тактовых импульсов с выхода Т схемы 22 синхронизации через элемент И 31 на вход "-" реверсивного счетчика.When the signal is increased to U _por1 , which indicates that the displacement of the object’s surface (Fig. 1) is close to the laser wavelength, an impulse to set the trigger 28 appears at one of the outputs of the Schmitt trigger 25 (Fig. 2), and if the signal is> 0 , then the installation pulse passes through the element And 26 to the input S of the trigger 28, sets the output Q of the trigger to logical 1, which allows the passage of clock pulses from the output T of the synchronization circuit 22 through the circuit And 30 to the input "+" of the reverse counter 21. If the signal < 0, then the installation pulse passes through the element And 27 to R input t rigger 28, sets the output

trigger logic 1, which allows the passage of clock pulses from the output T of the synchronization circuit 22 through the element And 31 to the input "-" of the reverse counter.

При дальнейшем увеличении сигнала до U_пор2 > U_пор1 на выходе компаратора 17 появляется импульс, устанавливающий Q выход триггера в положение логического "0", что приводит к переключению аналогового коммутатора во второе положение: сигнал поступает на вход схемы синхронизации 22.With a further increase in the signal to U _por2 > U _por1 , a pulse appears at the output of the comparator 17, which sets the Q output of the trigger to the logical “0” position, which leads to switching the analog switch to the second position: the signal is input to the synchronization circuit 22.

Схема синхронизации (фиг. 3) работает следующим образом. The synchronization circuit (Fig. 3) works as follows.

Сигнал поступает одновременно на входы триггера Шмитта и дифференцирующего усилителя. Триггер Шмитта 35 (фиг. 3) имеет порог срабатывания U_пор3 > U_пор2. Формирователи 37 и 38 вырабатывают импульсы, если сигнал имеет соответственно положительную или отрицательную полярность. Если сигнал является периодическим (т. е. является функцией синуса или косинуса) и имеет равное число положительных и отрицательных полупериодов, то равное количество импульсов, поступающих с формирователей 37 и 38 на R и S входы триггера 40, приводит к появлению на С выходе схемы синхронизации четного числа импульсов. Это, в свою очередь, приводит к четному количеству перебросов триггера 28 (фиг. 2) и к тому, что направление счета реверсивного счетчика 21 остается неизменным.The signal is fed simultaneously to the inputs of a Schmitt trigger and a differentiating amplifier. Schmitt trigger 35 (Fig. 3) has a trigger threshold of U _por3 > U _por2 . Shapers 37 and 38 generate pulses if the signal has a positive or negative polarity, respectively. If the signal is periodic (i.e., it is a function of sine or cosine) and has an equal number of positive and negative half-periods, then an equal number of pulses coming from the shapers 37 and 38 to the R and S inputs of trigger 40 leads to the appearance of a circuit on the C output synchronization of an even number of pulses. This, in turn, leads to an even number of flips of the trigger 28 (Fig. 2) and to the fact that the count direction of the reverse counter 21 remains unchanged.

Импульсы с формирователей 37 и 38 (фиг. 3) поступают также на входы схемы ИЛИ 39, где суммируются. Таким образом, движению диагностируемой поверхности на длину волны лазерного излучения соответствуют два импульса. Импульсы с выхода элемента ИЛИ 39 проходят через делитель 44 с коэффициентом 2 и поступают через один из элементов И 30 и 31 (фиг. 2) на соответствующие входы реверсивного счетчика 21. Цифровой код последнего преобразуется с помощью ЦАП 32 в аналоговый сигнал и через сглаживающий фильтр 33 поступает на второй вход аналогового сумматора 34. Движение диагностируемой поверхности в одном направлении приводит к плавному увеличению амплитуды сигнала на выходе аналогового сумматора. The pulses from the formers 37 and 38 (Fig. 3) also arrive at the inputs of the OR 39 circuit, where they are summed. Thus, the movement of the diagnosed surface at the wavelength of the laser radiation corresponds to two pulses. The pulses from the output of the OR element 39 pass through a divider 44 with a coefficient of 2 and arrive through one of the And 30 and 31 elements (Fig. 2) to the corresponding inputs of the counter 21. The digital code of the latter is converted using the DAC 32 into an analog signal and through a smoothing filter 33 enters the second input of the analog adder 34. The movement of the diagnosed surface in one direction leads to a smooth increase in the amplitude of the signal at the output of the analog adder.

Изменение направления движения поверхности приводит к сбою фазы сигнала, поступающего на вход схемы синхронизации 22, что выявляется с помощью дифференцирующего усилителя 36 (фиг. 3), компаратора 46, инвертора 45 и схемы И 47. На выходе последней появляется импульс, поступающий на один из входов схемы ИЛИ 19 (фиг. 2), проходящий через нее на R вход триггера 18 и переключающий аналоговый коммутатор на первый канал. A change in the direction of movement of the surface leads to a malfunction of the phase of the signal supplied to the input of the synchronization circuit 22, which is detected using a differentiating amplifier 36 (Fig. 3), a comparator 46, an inverter 45, and circuit 47. At the output of the latter, a pulse arriving at one of the inputs of the OR circuit 19 (Fig. 2), passing through it to the R input of the trigger 18 and switching the analog switch to the first channel.

Процесс обработки сигнала повторяется. Однако, поскольку на выходе ЦАП 32 имеется напряжение, компаратор 29 закрывает элементы И 26 и 27, а сбой фазы входного сигнала приводит к тому, что на С выходе схемы синхронизации 22 проходит нечетное количество импульсов. Это приводит к перебросу триггера 28 и тактовые импульсы с Т выхода схемы синхронизации 22 будут поступать на другой знаковый вход реверсивного счетчика, что приведет и к изменению аналогового сигнала на выходах ЦАП 32 и аналогового сумматора 24. Когда сигнал на входе блока уменьшится до нуля, до нуля уменьшатся и показания реверсивного счетчика и сигнал на выходе ЦАП 32. При этом сработает компаратор 29, дающий разрешение на прохождение импульсов через элементы И 26 и 27, а импульс с выхода <0 реверсивного счетчика 21 через элемент ИЛИ 19 и триггер 18 установит аналоговый коммутатор в исходное состояние. The signal processing process is repeated. However, since there is voltage at the output of the DAC 32, the comparator 29 closes the And 26 and 27 elements, and a phase failure of the input signal leads to an odd number of pulses passing at the C output of the synchronization circuit 22. This leads to a flip-flop of the trigger 28 and the clock pulses from the T output of the synchronization circuit 22 will go to another sign input of the reverse counter, which will lead to a change in the analog signal at the outputs of the DAC 32 and the analog adder 24. When the signal at the input of the unit decreases to zero, to the readings of the reversing counter and the signal at the output of the DAC 32 will decrease. In this case, the comparator 29 will work, giving permission for the pulses to pass through the elements 26 and 27, and the pulse from the output <0 of the reversing counter 21 through the OR 19 element and trigger 18 resets the analog switch.

Процесс обработки сигнала повторяется. The signal processing process is repeated.

Предлагаемый лазерный датчик ультразвуковых сигналов позволяет повысить точность измерений и расширить диапазон фиксируемых амплитуд ультразвуковых волн, что достигается регистрацией смещений диагностируемой поверхности, как меньших длины волны используемого лазерного излучения, так и превышающих эту величину. The proposed laser sensor of ultrasonic signals allows to increase the accuracy of measurements and to expand the range of recorded amplitudes of ultrasonic waves, which is achieved by recording the displacements of the diagnosed surface, both shorter than the wavelength of the used laser radiation and exceeding this value.

Claims

LASER SENSOR OF ULTRASONIC OSCILLATIONS, containing a dual laser interferometer with two photodetectors and two piezoelectric transducers regulating their position and an electronic unit for processing measurement results, including a differential amplifier, the inputs of which are connected to the outputs of the photodetectors, respectively, and an output amplifier, characterized in that the electronic processing unit The measurement results are made of series-connected first comparator, first trigger, switch, the input of which with it is connected with the output of the differential amplifier and the input of the first comparator, differentiating amplifier, the second comparator, the first AND element and the first OR element, the output of which is connected to the R-input of the first trigger, the first Schmitt trigger, the second and third elements AND, connected by the first inputs respectively to the outputs the first Schmitt trigger connected to the outputs of the second and third element AND the installation inputs of the D-trigger, the inverse output of which is connected to its D-input, connected in series to the reverse counter, an analog-to-analog converter, a filter, and an analog adder, the output of which is the output of the measurement results processing unit, and the second input is connected to the output of an output amplifier connected to the second output of the switch by a second comparator, connected between the output of the digital-to-analog converter and second inputs of the second and third AND elements, the initial installation unit of the switch connected to the second input of the first OR element and the R-input of the reversible counter, the output of the zeroing signal of which is associated with the third input of the first OR element, the fourth AND element connected between the direct output of the D-flip-flop and the summing input of the reversible counter, the fifth element And, connected between the inverse output of the D-flip-flop and the subtracting input of the reversible counter, the second Schmitt trigger, the input of which is connected to the first output a switch connected in series to the first pulse shaper, the input of which is connected to the output of the second Schmitt trigger, the sixth AND element and the second OR element, the output of which is connected to the counting input D-tr a sequentially connected second pulse former, the input of which is connected to the output of the second Schmitt trigger, and the seventh AND element, the output of which is connected to the second input of the second OR element, connected in series with the third OR element, whose inputs are connected respectively to the outputs of the pulse shapers, and the frequency divider the output of which is connected to the second inputs of the fourth and fifth AND elements, an inverter connected between the output of the third OR element and the second input of the first AND element, and the second ggera, installation whose inputs are connected with outputs of the first and second pulse shapers, and the inverted and direct outputs, respectively, with the second inputs of the sixth and seventh AND gates and photo detectors configured to receive signals with a phase difference equal to half the wavelength of the laser.