Дата публикации в реестре: 2024-03-01T14:50:37Z

Аннотация:

Предмет исследования. Макет горизонтального сейсмометра, в состав которого входят физический маятник и оптический дифракционный датчик угловых колебаний, который включает лазер, блок из двух рельефных фазовых дифракционных решеток, диафрагму, выделяющую излучение первого порядка дифракции после блока дифракционных решеток, и фотодетектор. Физический маятник включает диск, закрепленный на оси вращения, возвратные пружины и дополнительный грузик на краю диска. Блок дифракционных решеток размещен на диске. Сигнал с выхода фотодетектора пропорционален малым линейным отклонениям дополнительного грузика под действием сил инерции при горизонтальных колебаниях основания сейсмометра. Параметры макета. Диаметр диска 250 мм, масса 2 кг, период свободных колебаний маятника 3 с. Масса дополнительного грузика 0,1 кг. Мощность лазера 5 мВт. Две рельефные фазовые дифракционные решетки с глубиной канавок 0,32 мкм и периодом 0,1 мм расположены на противоположных гранях стеклянного блока дифракционных решеток толщиной 13 мм. Штрихи первой дифракционной решетки параллельны штрихам второй дифракционной решетки. На выходе включены: фотодиод ФД-24к, резистор нагрузки, усилитель и фильтр с полосой пропускания 1800 Гц. Результаты испытаний. Макет оптического дифракционного сейсмометра и контрольный сейсмометр СМ-3 установлены на одной платформе. В первой группе экспериментов осуществлялись периодические колебания платформы с периодом 0,475 с. Зависимости сигналов с выходов сейсмометров двух типов были подобными, но при этом наблюдался фазовый сдвиг 90° сигнала с выхода исследуемого макета относительно сигнала с выхода СМ-3, поскольку сигнал с выхода датчика оптического дифракционного сейсмометра пропорционален угловому смещению физического маятника, а сигнал с выхода катушки датчика СМ-3 пропорционален скорости движения маятника. При проведении второй группы экспериментов применялось слабое медленное линейное воздействие на платформу с сейсмометрами. При этом сигнал с выхода СМ-3 не превышал уровня шумов, а сигнал с выхода макета оптического сейсмометра превышал уровень шумов в три раза. Показано, что при медленных возмущениях чувствительность макета сейсмометра существенно превышает чувствительность сейсмометра СМ-3. Практическая значимость. Выходной сигнал оптического дифракционного датчика колебаний пропорционален угловому перемещению маятника, а не скорости его движения, поэтому чувствительность макета сейсмометра не снижается в области низких частот колебаний. На основе данной схемы принципиально возможно сконструировать сейсмометр с отрицательной обратной связью для исследования слабых низкочастотных колебаний поверхности Земли.

Тип: Article

Права: open access

Источник: Journal of Optical Technology