Фотометр для контроля пленочных материалов Советский патент 1987 года по МПК G01J1/44 

1 1288507

зобретение относится к фотометпрче зи ет пр вт не св из те а ли то ни 3 им те ма ви ни то но од ны ки по пр те пр по ч ли „ту во по

рии, а именно к измерителям оптических характеристик пленочных материалов, и может быть использовано в химической промышленности при производстве различных полимерных пленок с оптически однородными и рассеивающими покрытиями.

Цель изобретения повышение точности измерений.

На фиГо приведена функциональная схема фотометра; на фиг.2 - Схема работы фотометра при контроле оптически неоднородных светорассеивающих материалов.

Фотометр содержит первый и второй идентичные источники 1 и 2 света, первый и второй идентичные фотоприемники 3 и 4, установленные с разных сторон Контролируемого материала 5, четыре светоделителя 6-9, установленные наклонно по ходу излучения перед каждым фотоприемником и каждым источником света, первый и второй идентичные усилители 10 и 11, входы которых соединены соответственно с первым и вторым фотоприемником 3 и 4 генератор 12, выходы которого соединены соответственно с источником 1 и 2 света и с управляющим входом синхронного коммутатора 13, два входа которого соединены соответственно с выходами усилителей 10 и 11, а четыре его выхода - с четырьмя входами вычислительного устройства 14, пятый вход которого соединен с источником 15 опорного напряжения, а выход является выходом фотометра.

Фотометр . работает следуюпщм образом.

При измерении оптической плотности D с одним фотоприемником

Ueb. ()

(1)

где h - расстояние от плоскости фотоприемника до контролируемого материала; Ah - изменение этого расстояния.

Импульсы питания с соответствующих выходов генератора 12 поочередно подаются на первый и второй источники 1 и 2 света. В промежуток времени, когда излучает первый источник света, излучение от него с помощью светоделителя 6 разделяется на два пучка, один из которых, пройдя через светоделитель 8, попадает на фото

5

0

5

0

5

приемник 4, а другой пучок, пройдя через контролируемую пленку 5 и отразившись от светоделителя 7, попадает на фотоприемник 3. В следующий промежуток времени, когда излучает второй источник света, излучение от него также расщепляется с помощью светоделителя 9 на два пучка, один из которых, пройдя через светоделитель 7, попадает на фотоприемник 3, а другой пучок, пройдя через контролируемую пленку и отразившись от светоделителя 8, попадает на фотоприем- ник 4. В результате на фотоприемниках 3 и 4 возникают последовательности импульсов, которые усиливаются усилителями 10 и 11, с выхода которых снимаются сигналы, амплитуды которых зависят не только от параметров источников света, фотоприемников, элементов оптической и электрической схем, но, в случае контроля оптически неоднородных светорассеивающих пленочных материалов, и от положения пленки в измерительном зазоре (фиг.2). поскольку в этом случае излучение, проходящее через контролируемый материал, претерпевает рассеяние и распространяется под разными углами к поверхности материала, в результате чего при изменении положения контролируемого материала изменяются апер- „турные углы фотоприемников, что приводит к изменению потоков излучения, попадающих на фотоприемники.

С учетом перечисленных факторов, амплитуды сигналов на фотоприемниках можно записать следующим образом:

U,I.K,sS,K,,; U,I,.-r,K,S,T-c/.,K,,;

Ii K. t.S, К,„; и, , K;S,TOI, К ,

(2)

где Uj , - амплитуды импульсов на фотоприемниках 3, 4, вызванные пучками излучения от источников 2 и 1, отраженными от светоделителей 9 и 6 и попавшими непосредственно на фото- приемники без взаимодействия с контролируемыми материалами;

Uj5 и - амплитуды импульсов, вызванные пучками излучения от источников 1 и 2, прошедшими через конт- ролируемьй образец;

I, , I,j - интенсивность излучения источников света I и 2;

Sj, S - чувствительность фотоприемников 3 и 4;

К , К, - коэффициенты передачи усилителей 10 и II;

. и.6.

- со

-7 8 -9

ответственно коэффициенты отражения

и пропускания светоделителей 6-9;

Т - пропускание контролируемой пленки;

d , d - параметр, характеризующий апертурные углы фотоприемников 3 и 4 (фиг.2),

Снимаемые с выходов усилителей 10 и 11 сигналы поступают на соответствующие входы синхронного коммутатора, на управляющий вход которого подаются синхроимпульсы с соответствующего выхода генератора 12. После коммутатора каждый из четьфех сигналов и°, Uj, U/ и U, поступает в вычислительное устройство 14, на пя

тый вход которого с опорного источника 15 поступает напряжение U . В вычислительном устройстве 14 осуществляется следующая функция преобразования:

и° и;

+ и„

3 4

(2) в

(3), получим

Ц

Bbtx

- ig т

При равном удалении фотоприемников от контролируемой пленки и при малых апертурных углах (фиг.2) мож

I

h

h - расстояние от пленки до фотоприемников, at- линейный размер приемной площадки фотоприемников. Если контролируемый материал смещен относительно среднего положения на вено записать, что -, где

личину дЬ, otj и о( запишутся следующим образом:

h + uh

d,

h - лЬ

Подставляя (5) в (4), получим

и 1„ 1сК21аКа% р п Vx

лЬ

- Ig т + и

oh

Учитывая, что параметры светоделителей, линейный размер фотоприемников и расстояние между фотоприемниками неизменны во времени, выбира

fO

5

ем величину опорного напряжения U из условия

- 18 K,T,Kt Ь

(7)

67 Ч

Подставляя (7) в (6) и принимая во внимание, что Ig Т -D, где D - оптическая плотность контролируемого материала, получим:

и

выл

2 D-Hg (1 - )- (8)

15

20

25

30

35

40

Из сравнения последнего выражения с СО следует, что влияние перемещения контролируемого материала в предлагаемом фотометре на порядок ниже по сравнению с известным, что повышает точность измерений. При этом отсутствует влияние параметров источников света фотоприемников, что также способствует повьшению точности измерений.

Формула изобретения

Фотометр для контроля пленочных материалов, содержащий вычислительное устройство и источник света, по ходу излучения которого установлен светоделитель с одной стороны контролируемого материала и первый фотоприемник - с другой стороны, на втором оптическом выходе светоделителя установлен второй фотоприемник, к выходам фотоприемников подключены соответственно усилители, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены три дополнительных светоделителя, дополнительный источник света, синхронный коммутатор, источ45

50

ник опорного напряжения и генератор, выходы которого соответственно подключены к источникам света и к управляющему входу синхронного коммутатора, два входа которого соединены соответственно с выходами усилителей, а четыре его выхода - с входами вычислительного устройства, пятый вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход является выходом фотометра, причем перед вто- рым фотоприемником установлен первый дополнительный светоделитель, с вторым оптическим выходом ко.торого оптически связан через второй дополнительный светоделитель дополнительный

5 12885076

источнИ1 света, установленный с про- рез второй и третий дополнительные тивоположной стороны контролируемого светоделители-с первьм фотоприем- материала и оптически связанный че- ником.

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано в химической промьшшенности при производстве различных полимернЬгх пленок с оптически однородными и рассеивающими покрытиями. Цель изобретения повышение точности измерений. Фотометр содержит два идентичных источника 1, 2 света, два идентичных фотоприемника 3, 4, установленные с разных сторон контролируемого материала 5. Четьфе светоделителя 6, 7, 8, 9 установлены наклонно по ходу излучения перед каждым фотоприемником и каждым источником света. Идентичные усилители 10, 11 соединены, соответственно с фотоприемниками 3, 4. Выходы генератора 12 соединены соответственно с источниками 1, 2 света и с управляющим входом синхронного коммутатора 13. Два входа комму- I татора 13 соединены с выходами усилителей 10, 11, а четыре его выхода - с четырьмя входами вычислительного устройства 14. Пятый вход вычислительного устройства 14 соединен с источником 15 опорного напряжения, а выход является выходом фотометра. 2ил.j СХ) 00 сд Ц1иг.1

ш

Редактор А.Ворович

Составитель А.Чурбаков

Техред М.ХоданиЧ Корректор Л.Пилипенко i

Заказ 7797/38 Тираж 799Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. /5

..

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4.

.2