Поляризационно-оптическое устройство для реверсивного счета полос интерференции Советский патент 1983 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к интерференционным поляризационно-оптическим устройствам и предназначено для измерения оптической разности хода лучей при исслёдованиях фотоупругости, изменений двупреломления, однор;0дности кристалло фазовых переходов, толщины растущих кристаллических пленок, кристал лооптических методов определения температуры неподвижных и вращающихся стационарных объектов. Известно устройство для реверсивного счета двин{ущихся полос интерференции, :СОдержащее двухлучевой интерферометр объект исследования, три измерительных канала с диафрагмами и фотоприемниками и трехфазный синхронный двигатель, обмотки которого через усилители подключены к фотоприемникам, В этом устройстве в плоскости изображения интерференционной полосы две диафрагйы фотоприемников сдвинуты относительно третьих на фазовый угол равный + J/Z и - -Л/2. Такое расположение диафрагм обеспечивает получение трехфазного синусоидального тока при движении интерференционной картины и соответствующее вращение двигателя, обеспечивающего индикацию величины и направ ления изменения разности хода в интерференционном устройстве tl1. Известное устройство обладает низкой точностью и малым быстродействием, обусловленными применением электромеханического привода в реги стрирующем устройстве. Наиболее близким к предлагавмому по технической сущности является поляризационно-оптическое устройство для реверсивного счета полос интерфере.нции, содержащее исто ник монохроматического поляризованного света, оптически связанные фор мирователь, два светоделителя, уста новленные по ходу оптического луча, два измерительных канала, каждый из которых .включает в себя анал затор и фотоприемник с предварительным усилителем, логический блок, , подключенный через блок сравнения к выходам измерительных каналовС21. Недостатками известного устройсу ва являются низкая точность , малое быстродействие и ограниченный диапазон измерений, обусловленные приме нением в нем механических компенсаторов разности хода с ограниченными техническими Характеристиками и наличием мертвых ходов в механизме привода. Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и расширение диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем, что в поляризвционно-оптическое устройство для реверсивного счета полос интерференции, содержащее источник монохроматического поляризованного света, оптически связанные формирователь, два светоделителя, установленные по ходу оптического луча, два измерительных ка- нала, каждый из которых включает в себя анализатор и фотоприемник с предварительным усилителем, логический блок, .подключе 1ный через блок сравнения к выходам измерительных каналов, дополнительно введены установленный по ходу луча третий измерительный канал, блок измерения дробной части порядка интерференции, блоки памяти, формирования управляющих импульсов и реверсивный счетчик , при этом блок измерения дробной части подключен к выходу предварительного усилителя третьего канала, выходы измерительных каналов через блок сравнения, логический блок, блок памяти и блок формирования импульсов подключены к реверсивному счетчику, а поляризаторы и анализаторы первых двух-измерительных каналов установлены таким образом, что обеспечивают постоянный фазовый сдвиг лучей на фотоприемниках относительно луча третьего канала, равный + J7/2 и -Л/2, На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит источник 1 монохроматического поляризованного света, формирователь 2, диафрагму 3. исследуемый объект k два светоделителя 5 и 6, две фазовые пластинки 7 и 8, три анализатора 9-11, три фотоприем1чика 12-1, предварительные усилители 15-17 фототока, блок 18 сравнения сигналов, логическое устройство 19, блок 20 памяти, блок 21 ормирования управляющих импульсов, реверсивный счетчик 22, регистрирующее цифровое устройство 23 дробной доли порядков. Устройство работает следующим образом.

Параллельный луч от источника 1 света проходит ч.ерез формирователь 2, диафрагму 3, исследуемый объект .попадает на светоделители 5 и 6,1Й расщепляется на три луча 1.П,Ш, которые при прохождении через фазовые пластинки 7 и 8 и анализаторы 9-11 получают постоянный дополнительный фазовый сдвиг фазы j9,+2 и - - и попадают на соотвеетствующие им фотоприемники 12-1. Электрические сигналы от фотоприемНИКОВ через предварительные усилителя 15-17 фототока поступают в блок 18 сравнения сигналов, откуда результаты сравнения через логическое устройство 19 Поступают в блок 20 памяти, где запоминаются только в тон случае, если фотоприемник 12 регистрирует близость экстремума освещенности. Притрохождении экстремума освещенности по сигналу логического устройства 19 из блока 20 памяти сип|Нал о направлении прохождения экстремума поступает в блок 21 формирования импульсов, управляющих работой реверсивного счетчика 22 импульсов, .который обеспечивает индикацию целого числа полос. Знак алгебраического сложения числа полос определяется логическим устройством 19 совместно с блоком 20 памяти.

Одновременно электрический сигнал .от фотрприемника 12 через предварительный усилитель 15 фототока поступает на регистрирующее устройство 23 дробной, доли порядков.

Пример . Изготовленное полярзационно-оптическбе устройство испол зуют для счета интерференционных полос кристаллов ниобата лития при изменении его температуры. Источником света служит лазер ЛГ-78 (А 632,8 нм) . Используют стандартные светоделйтельные -кубики, анализаторыполяроидные пленки. Фотодвигающими пластинками служат пластинки слюды необходимой толщины. Приемники излучения - фотодиоды типа ФД-23К, логическое устройство и блок К140УД8Б,

iK521CA1 и К133ЛБЗ. На выходе используют реверсивный счетчик импульсов ф-5007, .на табло которого высвечиваются целые порядки интерференционной картины. Дробные доли порядков определяют по величине сигнала предварительно/ проградуированного вольтметра. При изменении температуры кристалла .ниобата лития, на 120°С получают такие показания приборов: 7 - целых порядков и 0,6 - дробная часть порядка.

Таким образом,.за счет того, что отпадает необходимость в механи.ческих приводах, двигателях, диф|ференциалах, модуляторах, датчиках угла поворота и линейных перемещений, фазовом детекторе, компенсаторах разности хода, оптических фильтрах, формирователях сигналов, коррект ровке данных, упростилась конструкция предлагаемого устройства.Кроме того, повысились быстродействие устройства (уменьшилась инерцион-ность ) и точность измерений за сче,т применения только электрических и логических схем, отсутствия корректировок целого числа. Точность составляет ±1/15 интерференционной полосы, быстродействие -Ю с. Стабильность работы устройства сохраняется при частоте следования импульсов до .Расширен также диапазон измерений, так как применяется ревер сивный счетчик импульсов и отсутствуют оптические компенсаторы, обладающие ограниченной величиной компенции.

Предлагаемое у.стройство может применяться в схемах с временным и пространственным распределением интенсивности интерференционных картин и с использованием лазеров, а тйкже для автоматизации измерений двулуче-. преломления кристаллов в области фазовых переходов для автоматического измерения температуры различных объектов В последнем случае в качестве термодатчика применяется двулучепреломляющий кристалл.

&

СЗ

ts

.

ъ