УСТРОЙСТВО ИНДИКАЦИИ ЗВУКОВЫХ ВОЛН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕНЕВОГО ПРИБОРА

Полезная модель относится к области оптического приборостроения, а более конкретно к теневым приборам с фотоэлектрической регистрацией, служащим для индикации и исследования турбулентных потоков и звуковых волн в различных природных средах (воздух, вода).
Известны устройства, описанные в технической литературе, например: Л.А. Вавильев «Теневые методы», Наука, Москва, 1968 г.; М.А. Брамсон, Э.И. Красовский, Б.В. Наумов «Морская рефрактометрия», Гидрометеоиздат, 1968 г.; В.А. Яковлев «Прямые и обратные задачи в гидрооптике», РГГМ, Санкт-Петербург, 2004 г.
Из всего объема технических решений, представленных в вышеназванной литературе, в качестве прототипа можно выбрать схему теневого индикатора с 4-кратным прохождением светового пучка через исследуемый объем, описанную в монографии «Морская рефрактометрия» (авторы М.А. Брамсон и др.) рис. 3.13 на стр. 123, рис. 3.14 на стр. 124. Здесь описана автоколлимационная схема с промежуточным изображением светозадающей диафрагмы, что позволяет значительно снизить вибрационные шумы. Такая схема может успешно применяться при индикации турбулентности, но она малочувствительна к низкочастотным составляющим сигнала, что делает ее малоэффективной при решении задач, связанных с регистрацией звуковых волн.
Предлагаемое техническое решение представляет собой устройство с многократным прохождением светового пучка в исследуемом объеме без создания промежуточного изображения светозадающего элемента (излучающий кристалл полупроводникового лазера), что повышает его чувствительность к звуковым волнам и резко уменьшает габариты прибора, что расширяет его эксплуатационные возможности и является, собственно, целью предлагаемой полезной модели.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, состоящего из лазерного модуля 1, блока питания лазерного модуля 2, двух плоских зеркал с наружным покрытием 3 и 4, между которыми сформирован исследуемый объем V, фотоприемного узла, состоящего из объектива 5, ножа 6, фотоприемника 7, усилителя 8, блока питания усилителя 9 и устройства обработки информации (компьютер) 10.
Квазипараллельный световой пучок от лазерного модуля 1 попадает на первое зеркало 3 и, отразившись от него, попадает на зеркало 4 и т.д. После выхода из системы двух зеркал световой пучок попадает в объектив 5 фотоприемного узла. Объектив 5 изображает тело излучения полупроводникового лазера в плоскости ножа 6, после чего световой пучок попадает на фотоприемник 7. Звуковая волна на своем пути вызывает пульсации плотности среды прохождения, а попав в исследуемый объем V, воздействует на световой пучок, что приводит к его отклонению и смещению светового пятна с кромки ножа 6, который является визуализирующим элементом в этой схеме, поэтому в плоскости фотоприемника возникает перераспределение освещенности, что вызывает переменный электрический сигнал на выходе фотоприемника, который усиливается усилителем 8 и поступает в устройство обработки информации (компьютер) 10.
Такая схема позволяет увеличить длину светового пучка в исследуемом объеме и, как следствие, увеличить чувствительность устройства пропорционально количеству отражений от зеркал, при этом не происходит потери информации на низких (звуковых от 20 Гц до 16 кГц) частотах.