Дистанционный теневой визуализатор плотностных неоднородностей жидких сред Советский патент 1985 года по МПК G01N21/17 

1 Изобретение относится к оптическому приборостроению и модет быть использовано при изучении плотностньк неоднородностей в прозрачных средах, в том числе и для изучения микроструктуры морской воды, когда изучаемая область удалена от наблю дения. Целью изобретения является повышение достоверности измерений. На чертеже показана схема предла гаемого визуализатора. Визуализатор содержит источник 1 излучения, конденсатор 2, зеркаль ньй нож 3, головной объектив 4, защитный иллюминатор 5, зеркало 6, проекционный объектив 7, светоделительную пластину 8, передающую теле визионную камеру 9, приемную телеви зионную установку 10, вибратор 11 с подвижным элементом 12, генератор 13 синусоидальных напряжений,фотоприемник 14 и блок обработки сигнала, включающий усилитель 15 постоян ного тока, усилитель 16 переменного тока, полосовой фильтр 17, фильтр 18 низких частот, делитель 19 напря жений двух электрических сигналов и измерительньш прибор 20. Визуализатор работает следующим образом. Изображение источника 1 излучения конденсором 2 проектируется в плоскость зеркального ножа 3. Световой пучок, сформированный головным объективом 4, через иллюми натор 5 поступает в анализируемый объем исследуемой среды и, отразившись от зеркала 6, возвращается в плоскость зеркального ножа-3. При наличии в анализируемом объеме Ш1ОТНОСТНЫХ неоднородностей светово пучок деформируется, часть его попадает на зеркальную кромку ножа 3 и, отразившись от нее через проек-. ционный объектив 7 поступает на светоделительную пластину 8, откуда частично отразившись, попадает на фЬтокатод телевизионной камеры 9, остальная часть светового потока поступает на фотоприемник 14. С целью оценки чувствительности теневого визуализатора с генератора 13 напряжений на вибратор 11 подает ся напряжение возбуждения синусоидальной формы, частоты которого лежат выше спектра частот исследуемого сигнала. Подвижный элемент 42 12, а вместе с ним и нож 3 совершают колебательные движения в фокальной плоскости головного объектива в направлении, перпендикулярном своей кромке, около фиксированного положения, соответствующего рабочей настройке прибора, что вызывает изменение ширины автоколлимационного изображения источника излучения, перекрьшаемого ножом, причем величина этого изменения зависит от амплитуды смещения ножа, т. е. амплитуды напряжения возбуждения, приложенного к вибратору (на практике для уверенной регистрации сигнала, обусловленного перемещением ножа, целесообразно установить амплитуду его колебания равную 5-10% от ширины автоколлимационного изображения источника излучения). Б результате в плоскости светочувствительной площадки фотоприемника 14 происходит изменение освещенности, вызванное как перемещением ножа, так и наличием плотностных неоднородностей в анализируемом объеме среды. Кроме того, фотоприемник 14 регистрирует лучистьш поток, обусловленный бликами оптических деталей, а при работе в линейном режиме и информацию о степени перекрытия автоколлимационного изображения источника излучения ножом, т.е. величину фоновой засветки. Сложный по составу электрический сигнал с фотоприемника 14 поступает на усилители постоянного 15 и переменного 16 токов. Полосовой фильтр 17, настроенный на частоту напряжения возбуждения вибратора, выделяет из всей совокупности частот электрический сигнал, частота которого соответствует перемещению зеркального ножа. Выделенный сигнал поступает на делитель 19 напряжений двух электрических сигналов. Электрический сигнал с фотоприемника 14 поступает также через усилитель 15 постоянного тока на фильтр 18 низких частот, который отсекает переменную составляющую сигнала, обусловленную плотностными неоднородностями и перемещениями ножа, и далее попадает на делитель 19, где происходит деление величины электрического сигнала, пропорционального приращению световой энергии, вызванной колебаниями ножа 3, на величину сигнала, пропорционального уровню освещенности мишени фотокатода телевизионной камеры, которая обусловлена наличиембликов, рассеянием света исследуемой средой и т.д. Далее электрический сигнал.

пропорциональный контрастной чувствительности теневого вйзуализатора, поступает на измерительный прибор 20, по которому ведется контроль чувствительности.

ДИСТАНЦИОННЫЙ ТЕНЕВОЙ ВИЗУАПИЗАТОР ПЛОТНОСТНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ЖИДКИХ СРЕД, содержащий источник излучения и расположенные последовательно по ходу излучения конденсатор, зеркальный нож, головной объектив, защитньм иллюминатор и зеркало, проекционньй объектив и светоделительную пластину, расположенные последовательно под углом к оптической оси головного объектива, оптически связанные с зеркалом через зеркальньй нож; телевизионную камеру и фотопри- емник, оптически связанные с проекционным объективом через светоделительную пластину, приемную телевизионную установку, подключенную к телевизионной камере, блок обработки сигНала, подключенный к фотоприемнику, включающий полосовой фильтр и фильтр низкой частоты, а также reHejiaTop синусоидального напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений, в устройство дополнительно введен вибратор, подвижный элемент которого прикреплен к зеркальному ножу, зеркало установлено под углом к оптической оси главного объектива так, что автоколлимационное изображение источника излучения смещено в фокальной плоскости головного объектива относительно его оптической оси на ширину своего изображения, генеч ратор синусоидального напряжения подключен к вибратору, причем фильтр низких частот выполнен так, что верхняя граница его полосы пропускания частично перекрывает спектр частот дестабилизирующих воздействий и лежит ниже полосы пропускания полосового фильтра, полосовой фильтр выполнен так, что нижняя граница его полосы пропускания лежит выше спектра частот сигнала фотоприемника от плоскостных неоднородноетей среды, а генератор синусоидального напряжения выполнен так, что частота синусоидального напряжения лежит внутри полосы пропускания полосового фильтра.