Устройство для визуализации сечений неоднородностей Советский патент 1986 года по МПК G02B27/50 

Изобретение относится к приборам для изучения оптических неоднороднос тей в нроэрачных средах (газовых течениях, тепловых потоках, процессах горения и т.д.). Цель изобретения - увеличение быстродействия и светосилы. На чертеже изображена принципиаль ная оптическая схема устройства. Устройство содержит лазерный источник 1 света, цилиндрическую линзу 2, вращающееся зеркало 3, линзовый объектив 4, репер 5, выполненный в виде узла трех нитей 6, плоское зеркало 7 и фоторегистратор 8. Дри этом софокусные цилиндрическая линза 2 и объектив 4 образуют систему формирования плоского светового пучка, которая вместе с источником 1 входит в осветительную систему. Зеркало 3 выполняет роль сканирующей системы. Ось его поворота лежит в плоскости зеркала и в фокальны плоскостях цилиндрической линзы 2 и объектива 4. Образующая цилиндрической поверхности линзы 2 перпендикулярна оси вращения зеркала 3. Нити 6 репера 5 расположены Z-образно, причем параллельные нити также ортогональны указанной оси вращения и удалены друг от друга на расстояние I, определяе мое из соотношения D,. UDoe, где Djg- - апертура осветительной сис темы; Dpg - максимальный размер исследуемого объекта. Наклонная нить ориентирована под углом 45° к параллельным и перес кает оптическую ось объектива 4 в своей средней точке. Репер 5 ориент рован по нормали к этой оптической оси. Отражающая поверхность зеркала 7 также перпендикулярна оптической ос объектива 4 и ориентирована навстре чу зондирующему пучку. Устройство работает следующим об разом/ Цилиндрическая линза 2 в комбинации с объективом 4 формирует из узкого лазерного пучка света плоский световой пучок, коллимированный по ширине и направленный параллельно оп тической.оси объектива 4. Плоскость .светового пучка составляет с верти762калью угол, дополняющий до 90 угол, составляемый с вертикалью образующей цилиндрической поверхности линзы 2. При повороте зеркала 3 в пределах апертуры объектива 4 световая плоскость смещается без наклона вдоль нормали к ней и таким образом может быть установлена в бом сечении неоднородности. Плоский световой пучок, сформированный осветительной системой, последовательно проходит узел 5 трех нитей 6, исследуемую неоднородность, отражается от зеркала 7 и еще раз проходит черезисследуемую неоднородность. Светящееся рассеянным светом сечение неоднородности фотографируется фоторегистратором 8.. Совмещение оси вращения зеркала 3 с плоскостью этого зеркала и с фокальной плоскостью объектива 4 автоматически обеспечивает параллельное смещение световой плоскости при вращении зеркала 3. Совмещение фокальных плоскостей цилиндрической линзы 2 и объектива 4 обеспечивает коллимирование плоского светового пучка по ширине. Пересечение плоским коллимированным по щирине световым пучком нитей 6 приводит к образованию трех реперных теней в виде прямых параллельных линий на светящемся сечении неоднородности. Расстояние между двумя крайними линиями в сечении неоднородности, равное расстоянию L между двумя параллельными нитями в узле 5 трех нитей 6, одинаково дпя всех визуализированных сечений, а расстояние между одной из крайних линий, например, верхней и средней линией зависит от координаты визуализируемого сечения. Масштаб неоднородности М -на фотоматериале и координата X сечения вдоль нормали к световой плоскости равны: 1 1а1 где I и У - расстояния на фотоматериале соответственно мещ;у крайними реперными линиями и между верхней и средней реперными линиями; Х - координата точки пересвчения верхней и средней нитей; о( - уголмежду верхней и средней нитями, Выбор величины угла сх обусловлен тем, что, с одной стороны, погрешность определения координаты X обра но пропорциональна величине угла с по этой причине угол р( должен быть по возможности больше, а, с другой стороны, тень от наклонной нити долж на быть на всех визуализируемых сечениях между тенями от параллельных нитей, что препятствует увеличению угла о( при фиксированном расстоянии f между параллельными нитями, выбираемом в,соответствии с м1ксимальным размером исследуемого объекта. Оптимальным является угол о(45° . Таким образом, использование репе ра 5 позволяет определять масштаб неоднородности в сечении и координат сечения непосредственно из информации, содержащейся в изображении визу сшизируемого сечения. Через каждую точку визуализируемо го -сечения свет проходит, частично рассеиваясь, дважды - до падения на плоское зеркало 7 и после отражения от него. За счет этого примерно в два раза увеличивается светосила уст ройства. Формула изобретения Устройство для визуализации сечений неодноролностей, содержащее осве 64 тительную систему, включающую источник света и систему формирования плоского светового пучка из цилиндрической линзы и объектива, фокусы которых совмещены, а также сканирующую систему и фоторегистратор, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и светосилы, в него введены репер, выполненный в виде узла трех нитей, расположенных Z-образно, причем параллельные нити удалены одна от другой на расстояние I, определяемое из соотношенияDCS Ь.Оов , апертура осветительной системы;0,5 - максимальный размер исследуемого объекта, а наклонная нить ориентирована под углом 45° к параллельным и пересекает оптическую ось объектива в своей средней точке, и плоское зеркало, установленные последовательно за объективом и ориентированные по нормали к его оптической оси, а сканирующая система выполнена в виде зеркала, установленного с возможностью поворота вокруг оси, совпадающей с линией пересечения фокальных плоскостей цилиндрической линзы и объектива и плоскости этого зеркала, причем ось вращения зеркала ортогональна образующим цилиндрической линзы и параллельным нитям репера.

Изобретение относится к приборам для изучения оптических неоднородностей в прозрачных средах. Дпя увеличения быстродействия и светосилы сканирующая система выполнена в виде зеркала 3, установленного с возможностью поворота вокруг оси, совпадающей с линией пересечения фокальных плоскостей цилиндрической линзы 2и объектива 4. При повороте зеркала 3в пределах апертуры объектива 4 световая плоскость смещается без наклона и поэтому может быть установлена в любом сечении неоднородности. После объектива плоский световой пучок проходит через репер,5 в виде узла трех нитей 6, образуя три реперные тени на светящемся сечении неоднородностей. Информация, содержащаяся в изображении визуализируемого сечения, дает возможность определить масштаб неоднородности в сечении и координату сечения. Благодаря плоскому зерi калу 7 световой пучок проходит через (Л визуализируемое сечение дважды. В описании приведено соотношение, из С которого определяется расстояние, на которое удалены одна от другой параллельные нити репера. 1 ил. to О) о Ь