Khảo sát rung động của bàn giảm chấn 2 cấp sử dụng trong đo phổ bức xạ hồng ngoại bằng giao thoa Michelson

Trong các thiết bị đo quang học, việc ổn định hệ thống tránh các tác động bên ngoài rất quan trọng, bởi vì chính các tác động này gây ra các tín hiệu nhiễu khi đo. Một trong những nhiễu đo là các dao động cơ học từ bên ngoài. Để loại bỏ các nhiễu này thường sử dụng hệ thống cách ly bằng cao su, hệ thống đệm khí và lò xo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát rung động của bàn giảm chấn 2 cấp sử dụng trong đo phổ bức xạ hồng ngoại bằng giao thoa MichelsonNghiên cứu khoa học công nghệ KHẢO SÁT RUNG ĐỘNG CỦA BÀN GIẢM CHẤN 2 CẤP SỬ DỤNG TRONG ĐO PHỔ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI BẰNG GIAO THOA MICHELSON Doãn Giang1, 2*, Nguyễn Văn Vinh1, Nguyễn Quang Hoàng1, Đào Mạnh Hùng3, Nguyễn Thị Phương Mai1 Tóm tắt: Trong các thiết bị đo quang học, việc ổn định hệ thống tránh các tác động bên ngoài rất quan trọng, bởi vì chính các tác động này gây ra các tín hiệu nhiễu khi đo. Một trong những nhiễu đo là các dao động cơ học từ bên ngoài. Để loại bỏ các nhiễu này thường sử dụng hệ thống cách ly bằng cao su, hệ thống đệm khí và lò xo. Tuy nhiên, để có những thông số tối ưu cần có những yêu cầu cụ thể. Trong ứng dụng sử dụng giao thoa kế Michelson để đo bức xạ hồng ngoại, giải pháp sử dụng bàn giảm chấn 2 cấp được đề xuất. Trong đó, bàn có kích thước 800x680x320mm, cấp I dùng đệm cao su và cấp II dùng lò xo sợi. Hệ thống được thiết kế và tính thử nghiệm với lực tác dụng hệ tải trọng P=5÷40kg, tần số lực kích động f=1÷10Hz. Với kết cấu bố trí kiểu hình nêm của hệ thống tạo hiệu quả giảm chấn từ 85-90% các lực kích động từ bên ngoài ảnh hưởng đến hệ thống giao thoa. Tín hiệu thu được cho độ sắc nét đến 90%.Từ khóa: Phân tích phổ hồng ngoại FT-IR, OP-FTIR, Giao thoa kế Michelson, Cách ly rung động. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, các thiết bị đo và trinh sát sử dụng trong quân sự thường được tích hợp bởicác công nghệ thiết bị hiện đại, mục đích tăng cường khả năng trinh sát và phạm vi hoạtđộng của thiết bị. Một trong những ứng dụng đó là sử dụng máy phân tích FTIR hoạt độngtheo nguyên lý thụ động để trinh sát các mục tiêu chất độc quân sự dạng đám mây chất độc[2] mà đối phương sử dụng. Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là sử dụng một giaothoa kế quang học kiểu Michelson [3], có thể phát hiện các mục tiêu ở khoảng cách xa từ1km đến 5km. Một trong những yêu cầu quan trọng của kết quả đo là hệ thống phải đượccách ly tốt bởi các dao động từ bên ngoài, điều này làm tăng khả năng phân tách các nhiễukhông mong muốn có mặt trong tín hiệu thu được, từ đó giúp cho việc xử lý kết quả chínhxác và đưa ra cảnh báo cho các lực lượng tham gia trên chiến trường nhận biết được tìnhhình và có những biện pháp phòng chống Hóa học. Trong nội dung nghiên cứu này nhómtác giả đề xuất mô hình thử nghiệm hệ thống đo hồng ngoại thụ động, hệ thống cách ly sửdụng hệ cách ly 2 cấp [4]. Cấp I sử dụng đệm cao su để cách ly rung động từ nền đếnkhung máy có hiệu quả cao cho các biên độ nhỏ, cấp II sử dụng lò xo sợi cách ly từ khungmáy đến thiết bị đo [5]. Trong hệ giao thoa có sử dụng kỹ thuật đệm khí nén dịch chuyểncủa gương động làm tăng khả năng ổn định của tín hiệu đo. 2. PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI BẰNG GIAO THOA VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA RUNG ĐỘNG Xuất phát từ yêu cầu của hệ thống là đo các bức xạ hồng ngoại thụ động, sơ đồ hệthống đo được thiết kế như hình 1. Trong sơ đồ hệ thống, nguồn bức xạ hồng ngoại là nguồn bức xạ điện từ nằm ngoàivùng ánh sáng nhìn thấy, có bước sóng =0,76 ÷ 1000 m. Ứng dụng này để trinh sát vàdò tìm bức xạ của các chất hóa học, khi bị kích thích chúng phát xạ ra các photon mangnăng lượng ở dạng các ion tự do và có khả năng phát xạ trong điều kiện môi trường.Nguyên lý đo này là sử dụng giao thoa kế Michelson kết hợp với nguồn sáng tham chiếulaser có bước sóng 632,8nm.Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 141 Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực Hình 1. Sơ đồ hệ thống đo phổ hồng ngoại thụ động. Hệ thống hoạt động nhờ sự dịch chuyển của gương M1 trong hệ giao thoa. Quá trìnhquét dò tìm các bức xạ tương ứng với việc cho gương động dịch chuyển hiệu quang lộ làd=/2. Để thực hiện kiểm soát được các dịch chuyển này là rất nhỏ và có độ nhạy cao,chính vì vậy khi hoạt động yêu cầu của hệ thống phải được cách ly rất tốt tránh các rungđộng ảnh hưởng đến hệ thống gây ra các sai số khi đo. Trên sơ đồ hình 1, chùm hồngngoại đi vào hệ thống và giao thoa tại I(i)BS3 sau giao thoa hội tụ tại tiêu điểmcủa gương Parabol GP. Tại đây đặtcảm biến hồng ngoại MCT, tín hiệu I(x) PD-2này được cho qua một bộ khuyếch đại PD-3LOCK-IN với một tần số tham chiếuvà được điều biến đồng bộ cùng tần sốdịch chuyển của gương động. Tín hiệulaser từ PD-2 và PD-3 là tín hiệu để X(n)lấy mẫu và xử lý tín hiệu như hình 2.Tín hiệu PD-1 dùng để căn chỉnh hệ tgiao thoa trước khi đo. ...