Устройство для измерения коэффициентов отражения Советский патент 1988 года по МПК G01N21/55 

Изобретение относится к области инженерной физики и может быть ис пользовано для измерения отражения зеркал, оптических потерь в окнах, коэффициентов усиления оптически- ак сред в широкой области изме ряемых величин, в любой области спектра.

Цель изобретения - увеличение точ ности измерения и уменьшение времени его проведения.

На фиг. 1 показано взаимное распо - ложение всех элементов устройства; на фиг.2 ход луча при первом измерении в первом цикле измерений; на фиг.З ход луча при втором измерении в первом цикле измерений; на ход луча при первом измерении Второго цикла измерений на фиг,5 ход луча при втором измерении второго цикла измерений.

Устройство содержит источник из- лучения I с модулятором 2, оптикоме ханическую часть для формирования че- тырех разделенных во времени автокол- лимационных систем, - состоящих из подвижного зеркала 3, и неподвижных зеркал 4 и 5, оптического коммутато ра б, выполненного в виде вращающей- ся половины диска, исследуемого об- разца 7, фотоприемного устройства 8, и электронновычислительной части, состоящей из аыалогово-цифрового преобразователя 9, устройства ввода ин-- формации 10, программируемого микрокалькулятора с устройством индика- ции II.

В процессе измерений используются четыре автоколлимационные системы. Первая система образована зеркалом 4 и оптическим коммутатором 6. Во вто- рую систему входят зеркало 4 и ис- следуемый образец 7. Третья система состоит из подвижного зеркала 3, зеркала 5, оптического коммутатора 6 образца 7. В четвертую систему вхо дит подвижное зеркало 3 и зеркало 5.

Устройство для измерения коэффи- циентов отражения работает следующим образом.

В первом измерении первого цикла измерений подвижное зеркало 3 и оптический коммутатор 6 находятся в по- ложении, показанном сплошной линией (фиг.1). Излучение источника 1, про- модулированное модулятором 2, отражаясь от зеркала 4 и оптического коммутатора 6, поступает на фотоприемно

устройство 8. Выходной сигнал 1 фо- топриемного устройства с коэффициен- том усиления К можно записать как и, I,,, где I, - начальная интенсивность излучения, R 4. - коэффициент отрахсения зеркала 4, R - коэффициент отражения зеркальной поверхности оптического коммутатора.

Во втором измерении первого цикла измерений подвижное зеркало 3 остается в прежнем положении, а.зеркало оптического коммутатора 6 переводится в положение, показанное пунктирной линией (фиг.). Излучение, отраженное зеркалом 4, попадает на исследуемый образец 7, а затем на фотоприемное устройство 8, выходной- сигнал которого равен: U , где R - коэффициент отражения измеряемого объекта.

При первом измерении второго цикла измерений-подвижное зеркало 3 переводится в положение, показанное пунктиром, а зеркало оптического коммутатора 6 - в положение, показанное сплошной линией, и поворачивается- на

180

чтобы условия отражения от коммутатора в обоих циклах были идентичны (фиг.1). Излучение источника I, промодулированное модулятором 2, отражаясь от элементом схемы 3, 5,, 6, 7, поступает на фотоприемное устройство 8. После перемещения зеркала 3 и поворота относительного коммутато- ра 6 на 180 есть время на устранение возможной разъюстировки оптической системы, потому что допускается уход параметров источника излучения и фотоприемного устройства за интервал между двумя циклами измерений. Они могут принять значеш-1я 1 и К соответственно. Выходной сигнал фотоприемного устройства 8 равен:

и, ,

где Rj- - коэффициент отражения второго неподвижного зеркала; R - коэффициент отражения подвижного зеркала 3. Во втором измерении второго цикла измерений подвижное зеркало 3 остается в положении, показанном пунктиром (фиг.1). Излучение, отраженное зеркалами 3 и 5, поступает на фотоприемное устройство В, выходной сигнал которого равен: U .

Результат каждого измерения заносится в память электронновычислительного устройства, в котором соответст-- вующим образом обрабатывается и определяются отношения результатов измерений в первом и втором циклах l Il5l§6Ki Кб U2 I,, R,

(О

Ul I ил

laRaRyReRTKz Т) Т)f

I R R I - bRy (2)

в процессе измерений полагается, что оптические характеристики элементов оптико-механической системы (ко- эффи1щенты отражения элементов схемы 3, 4, 5,-6 - R,, R, Rg, Rfi, R,) неизвестны, но стабильны по времени в течение 2 сек. Решение этой системы уравнений позволяет определить коэф фициенты отражения зеркала коммутатора ,6 и исследуемого образца 7.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициентов отражения, содержащее источ- 25 ник излучения, расположенные по ходу

0

5

0

5

излучения две автоколлимационные системы, одна из которых содержит неподвижное зеркало, а вторая - неподвижное зеркало и оптический коммутатор, а также фотоприемное устройство, о т- личающееся тем, что, с целью увеличения точности измерения и уменьшения времени его проведения, в него дополнительно введены подвижное и второе неподвижное зеркала, причем подвижное зеркало установлено по ходу оптического излучения между источником и первым неподвижным зеркалом, а второе неподвижное зеркало установлено между подвижным зеркалом и оптическим коммутатором с формированием двух дополнительных автоколлимацион- ных систем, одна из которых содержит подвижно е зеркало, второе неподвижное зеркало и оптический коммутатор, а вторая - подвижное зеркало и второе неподвижное зеркало, а оптический коммутатор выполнен с возможностью переключения световых потоков во всех четырех автоколлимационных системах.

Устройство для измерения коэф фициента отражения с высокой точное- тью относится к фотометрическим приборам и предназначено для измерения коэффициентов отражения зеркал, коэфг- фициентов пропускания окон и лучеде- лителей, коэффициентов усиления активных сред. Цель - увеличение точности измерения и уменьшение времени его проведения, Для измерения коэффициента отражения используются четы- .ре автоколлимацнонные системы. Первая система образована зеркалом 4 и оптическим коммутатором 6, вторая - зеркалом 4 и исследуемым образцом 7, третья - подвижным зеркалом 3, зеркалом 5, оптическим коммутатором 6 и образцом 7, четвертая - подвижным зеркалом 3 и зеркалом 5. Фотоприемное устройство 8 регистрирует излучение, испускаемое источником 1 и формируемое модулятором 2. В результате получаются четыре значения величины излучения , которые преобразуются в цифровой код аналогово-цифровым преобразователем 9 и обрабатываются устройством ввода информации 10 и программируемым микрокалькулятором 11. Использование четырех автоколлимационных систем позволяет производить абсолютные измерения, не исполь- зуя эталонов и не добиваясь идентичности оптических каналов. 5 йл. с (Л со а 00 00 с

фие./

Редактор Н.Тимонина

Составитель Б.Зверев Техред И.Попович

Заказ 199Тираж 847 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Корректор Н.Король