182123. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés mozgó anyag fizikai jellemzőinek mérésére koherens fényforrás segítségével, a mozgó anyagról reflektált fény heterodyn érzékeléséve
182.123 esetén a hibakorlát felső értéke kb. 0,3 ^um. A mozgó anyag fizikai jellemzőinek mérésére más jellegű mérési technikát kinál az anyagról szórt vagy reflektált fény heterodyn érzékelése. Ennek lényege a következőkben foglalható össze. Ha egy "v" sebességű anyagra "f" frekvenciája fény esik, akkor az arról szórt vagy reflektált fény frekvenciája abbah a vonatkoztatási rendszerben, melyhez képest az anyag "vu sebességgel mozog és a fényforrás, valamint a fényérzékelő áll - a Doppler effektus hatására - megváltozik. Ha a megvilágítás és a szórt illetve reflektált fény megfigyelésének optikai tengelye egybeesik, akkor; . ................ f » = f /I + —— • c°a f / ahol "c" a fény sebessége, "f" pedig a mozgó anyag mozgási iránya és a megvilágító fény terjedési iránya közötti szög. Abban az esetben, ha egy detektor felületén a koherens fényforrásból közvetlenül érkező fénynyaláb egy részét, valamint az ettől különböző frekvenciájú, a mozgó anyagról szórt illetve reflektált fényt úgy interferáltatjuk, hogy a detektor felületén a két fény térbeli koherenciáját biztosítjuk - a két fény fáziskülönbsége a detektor egész felülete menten állandó -» akkor az interferencia révén a fotodetektor felületén &£ a /f* - f/ frekvenciával fogja a két fény erősíteni, illetve gyengíteni egymást. Ily módon a fényérzékelő kimenetén £*>£ frekvenciájú villamos jel keletkezik, amely a Af = / f . . COS f/ összefüggés szerint kapcsolatban van a mozgó anyag sebességével. ■ _ Ez az optikai heterodyn technika közismert leírása és alkalmazásai megtalálhatók pl. Chu: Laser light Scattering, va-' lamint Kallards Exploring Laser Light c. könyvekben. Az optikai heterodyn mérési technika nehézségeit az okozza, hogy a detektor felületén a két fény térbeli koherenciáját kell biztosítani, amit eddig kétféle alapvető módszerrel lehetett elérni.' 1. / Az elrendezés megfelel egy hagyományos Michelson interferométernek, melyben az egyik tükör helyét a mozgó anyag veszi át. Ebben az elrendezésben a másik tükröt az egyik tükörként szereçlô raozçô anyaghoz képest a fény hullámhosszának nagyságrendjébe eső pontossággal kell beállítani és ott tartani, a mérés teljes időtartamára. 2. / A lézer-Doppler-anemométerek működési elve alapján: két különböző irányú koherens fénynyaláb kereszteződésének helyén a mozgó közegről a két különböző irányba szórt vagy reflektált fény frekvenciája a mozgó közeg sebességének irányához képesti különböző szögek miatt különbözőképpen változik meg. Mivel a fénynyalábok kereszteződése által kitüntetett tartományból a különböző frekvenciájú, de térbeli koherencia-feltételt teljesítő fénynyalábok érkeznek a detektor felületére, ezért ott ezek interferálnak. Mivel a kétféle frekvenciájú fénynyaláb a térnek azonos pontjáról ugyanazon utón érkezik a fényérzékelő felületére, a térbeli koherencia-feltétel biztosított. Ennek az eljárásnak az a hátránya, hogy csak igen kis térrészre teljesül a fenti térbeli koherencia-feltétel. Ezért ezt á 3
