Когерентно-оптические методы в измерительной технике и биофотонике. Рябухо В.П - 94 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГУ им. Чернышевского | Саратов

Составители: 

Рубрика: 

Федосов И.В.
93
Пусть измерительный объем пересекает частица, движущаяся в потоке с
постоянной скоростью u. Пересекая участки измерительного объема, в которых
интенсивность света отлична от нуля, она рассеивает свет в направлении детек-
тора. Если интенсивность рассеяния не зависит от положения частицы в преде-
лах измерительного объема, а отклик детектора прямо пропорционален интен-
сивности
падающего на него излучения, то сигнал s(t) на выходе детектора оп-
ределяется соотношением:
))cos(()()(2)()()(
212121
ttItItItIts Kuuuuu +Ω++=
, (36)
где мы выбрали
s(t) таким образом, чтобы коэффициент пропорциональности
между
s(t) и I(r,t) определяемый геометрией эксперимента и параметрами де-
тектора, был равен единице. Сигнал
s(t) в случае, когда Ω
21
= 0, а частица дви-
жется вдоль оси симметрии измерительного объема, то есть
I
1
(r) и I
2
(r), показан
на рис. 4а.
Так как в этом случае интенсивности лазерных пучков на всем протяже-
нии траектории частицы равны друг другу, то контраст интерференционных
полос, и, следовательно, глубина модуляции сигнала доплеровской частотой
ω
D
= Ku, максимальны. Из (36) следует, что сигнал равен сумме )()()(
tststs
вчнч
+
= ,
где )()()(
21
tItIts
нч
uu += – низкочастотная составляющая, соответствующая
среднему изменению интенсивности света при пересечении частицей измери-
тельного объема, показанная на рис. 4б, а
))cos(()()(2)(
2121
ttItIts
вч
Kuuu +Ω= – высокочастотная составляющая с час-
тотой
)(
21
Ku
+Ω
, амплитуда которой медленно изменяется со временем.
Спектр мощности сигнала
s(t), показанный на рис. 4г, имеет две компоненты,
соответствующие
s
нч
и s
вч
. В заключение заметим, что случай, показанный на
рис. 4, соответствует наиболее выгодной ситуации, когда частица перемещается
точно по оси симметрии измерительного объема идеально отъюстированного
ЛДА. Так как интенсивности лазерных пучков в большей частиц измерительно-
го объема не равны друг другу, то глубина модуляции сигнала доплеровской
частотой, как правило, невелика, и низкочастотная
компонента в спектре сиг-
нала существенно преобладает над высокочастотной. Кроме того, в точках, где
интенсивность одного из пучков равна нулю, высокочастотная компонента в
спектре сигнала вообще отсутствует.
Влияние низкочастотной компоненты можно практически полностью ис-
ключить, вводя в схему ЛДА однополосный модулятор, который сдвигает час-
тоту одного из пучков на величину
Ω
21
. Как видно из (36), высокочастотная
компонента спектра сдвигается при этом в область высоких частот, а низкочас-
тотная остается без изменений. Кроме того, введение однополосной модуляции
делает возможным определение не только абсолютной величины скорости час-
тицы, но и направления ее движения, так как в этом случае частота высокочас-
тотной компоненты пропорциональна разности
скорости частицы и скорости
движения интерференционной картины
Ku
2
21
21
K
Ω
=
.

Страницы