[发明专利]超小光损失的测量方法

说明书

本测量方法涉及光度学、光谱光度学和纤维光学，且此方法可用于测量有关吸收和散射的光损失以及测量激光光学元件、光纤的拨丝坯料和纤维光导的总光损失。

已知的测量光学物件的特性的方法是建立在以下的基础上的，即按周期性的规律预先对探测光学物件的辐射进行调制，将经过物件的调制探测辐射变换为电信号，对电信号作有选择的放大，对其进行同步检波，对电信号进行低频滤波（积分），测量积分信号值，并按此确定光学物件的特性（杂志“实验仪表和技术”1986年第1期168页）。

但此方法并不适用于超小光损失的测量。

连续同步测量超小光损失的已知方法是建立在以下基础上的，即按周期性的规律对探测光学物件的辐射预先进行调制，在调制后的探测辐射中形成支持通道和测量通道，将光学物件放到测量通道中，在支持通道及测量通道中将探测辐射能量变换为电信号，以同步方式对他们进行放大，并包含对已调制的信号进行有选择放大，对信号进行同步检波及积分，连续测量积分信号值，并按测量通道和支持通道的连续测量的信号值计算光学物件的特性（ГРлгорьянцВ.В.，АоэЮкВ.С.，ОеǔнцковА.я.，Тцxомлцров H.А.，ЧаморовскцǔН.А“在纤维光导中的光谱总损失的精确测量”一文，参见“无线电工学和电子学”1979年24卷2期p.209-212，图1）。按解决任务的技术实质来说，此方法是最接近本发明建议的方法，故被当作原型。

已知方法的缺点在于有较大的测量误差，引起误差的相互有联系的原因如下：

在具有同步放大的两通道的参数之间缺乏相互单值的一致性;

在各通道的低频滤波器中信号积分时间的不稳定性及其相互之间的差别;及

在支持通道和测量通道中相继在时间上对信号进行测量的情况。

为了获得测量的最小相对误差δ～10^-6，在按原型的方法进行调制的频率为180赫的情况下在低频滤波器中的积分时间τ_N应是不小于某一个量即

τ_N≥1/2（4 πf₀δ₀）≌221秒

但这实际上不可能实现，并应指出在同步放大的各参数和得到的测量的最大相对误差之间存在相互连系。在实际值τ_N＝1秒时可获得的值δ。为2.21×10^-4（当f₀＝180赫时）。

积分时间的不稳定性及不一致性引起的误差为

δ_T≌2△T/T

这说明在两个通道上稳定时间τ_N的必要性。当在两通道上进行正确测量时误差的出现是不可避免的，此误差是由各通道中的信号的连续换向（Коммумаця）、被测量的信号的频带的终值△Fc及在两次连续测量之间的时间间隔上探测辐射的能量的不稳定性δ_3N引起的。

这样，对能引起测量精度减小的原因的分析指出，在实现被分析的测量方法时，对于物件的光学性质的小变化要得到高灵敏度（～10^-6）是不可能的。

因此本发明的目的在于对于被研究的物件的特性的弱变化可以提高测量方法的灵敏度，从而有助于提高测量超小光损失时的精度。

上述目的的实现是以下列方式保证的，即在已知方法中包括按周期性规律以频率f₀对探测被研究的物件的辐射预先进行调制，在经调制的探测辐射上形成支持通道和测量通道，其中布置有被研究的物件，将支持通道和测量通道中的探测辐射的能量转换为电信号，将其放大，进行同步检波，在时间过程τ_N上进行积分，测量积分信号值，按此值从测量通道和支持通道的信号值之比来判断有关超小光损失，并建议以允许的失调时间△t对同时发生的积分信号值进行测量，△t可从下列条件中确定，即：

△t≤ (π)/2.44 · (τ_N)/(δ_3N) (δ)^1/2

式中δ_3N为探测辐射的能量不稳定性的相对值，

δ为测量的最大相对误差

预先调制的频率由下列条件求出，即

f₀＝0.1△Fc δ^-3/2

式中△Fc为电信号的频带，又各通道的信号的积分是在对于测量通道和支持通道都是同样的时间过程中同时进行的，此时间可从下列不等式中求出，即：