Устройство для измерения коэффициента отражения зеркала Советский патент 1991 года по МПК G01N21/55 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента отражения зеркальных поверхностей оптических элементов.

Целью изобретения является обеспечение проведения измерений при наклонном падении луча при сохранении точности.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит оптически связанные источник 1 излучения, оптическую схему 2, образующую два пересекающихся канала, заглушки 3 и 4, держатель 5 исследуемого зеркала, фотоприемники б и 7. Устройство также содержит установленный последовательно с источником излучения счета делитель 8 и оптически связанный с ним опорный фотоприемник 9, и два регистрирующих блока 10 и 11, каждый из которых содержит светоделительную пластину 12, полупрозрачное зеркало 13, два позицион- но-чувствительных фотоприемника 14 и 15 и два сумматора 16 и 17. Светоделительная пластина 12 каждого блока одной поверхностью оптически связана с соответствующим фотоприемником 6 (7) и одним из позицион- но-чувствительных фотоприемников 14, другой поверхностью - оптически с держателем 5 исследуемого зеркала и через полупрозрачное зеркало 13 с другим позиционно-чувствительным фотоприемником 15. При этом первые выходы позицион- но-чувствительных фотоприемников 14 и 15 подключены к входам первого сумматора 16, вторые выходы - к входам второго сумматора 17 соответствующего регистрирующего блока. Держатель зеркала выполнен с возможностью линейного перемещения вдоль оси, перпендикулярно плоскости установки исследуемого зеркала, и вращения вокруг взаимно перпендикулярных осей, проходящих через точку пересечения оптических осей каналов.

Устройство работает следующим образом.

Определение искомого коэффициента отражения зеркальной поверхности исследуемого зеркала 18 сводится к четырем измерениям.

При первом измерении устанавливают заглушку 4 и убирают заглушку 3 и исследуемое зеркало 18. При этом световой пучок проходит светоделительную пластину 12 блока 11 регистрации и регистрируется фотоприемником 7. Часть светового потока, ответвленная светоделителем 8, регистрируется опорным фотоприемником 9. При этом напряжения на выходе фотоприемников 9 и 7 оказываются равными

и91 ФгК8А9;(1)

U71 Ф1 К1 А7 П21.(2)

где Ф t световой поток во время первого измерения;

Kg, Ki - соответственно коэффициенты

передачи светового потока от источника 1 излучения к фотоприемнику 9 и пластине 12 при отсутствии зеркала 18;

А, Ад - соответственно чувствительно0 сти приемников 7 и 9;

Т121 - коэффициент пропускания пластины 12 блока 11 во время первого излучения.

Результат первого измерения опреде5 ляют как

X U7i/Ugi .(3)

При втором измерении в держателе 5 устанавливают исследуемое зеркало 18 зеркальной поверхностью к светоделительной

0 пластине 12 блока 10 регистрации. Световой пучок, отраженный от зеркала 18, через светоделительную пластину 12 поступает на фотоприемник 6. Часть светового потока, отразившись от светоделительной пласти5 ны 12, поступает через полупрозрачное зеркало 13 на позиционно-чувствительный приемник 15, а световой поток, который отражается от полупрозрачного зеркала 13, - на позиционно-чувствительный фотоприемник 14. Так как световой пучок, отразившийся от зеркала 18,проходит меньший путь при поступлении на позиционно-чувствительный фотоприемник 15, чем при поступлении на позиционно-чувствительный фотоприемник

5 14, то по разности выходных сигналов пози- ционно-чувствительных фотоприемников 14 и 15 (вычитание осуществляется в сумматорах 16 и 17) можно судить об угловом положении зеркала 18. Держатель 5 зеркала 18

0 поворачивают вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, проходящих через точку пересечения лучей, таким образом, чтобы выходные сигналы сумматоров 16 и 17 стали равными нулю. При этом исследуемое зер5 кало 18 с высокой точностью устанавливается по углу. Затем держатель 5 перемещают вдоль оси, перпендикулярной плоскости установки зеркала 18, так что выходной сигнал позиционно-чувствительного

0 фотоприемника 15 (14) равен нулю. При этом с высокой точностью устраняется и линейное смещение исследуемого зеркала 18. Выходные сигналы фотоприемников 9 и 6 оказываются равными

5и92 Ф2 К8 А9;(4)

1)62 Ф2 К1 р X -Г122 Аб,(5)

где Фа - световой поток во время второго

измеоения:

РХ - коэффициент отражения исследуемого

зеркала 18;

П22 коэффициент пропускания свето- делительной пластины 12 блока 10 во время второго измерения:

Аб - чувствительность фотоприемника 6.

Результат второго измерения определяют как

Х2 U62/U92.(6)

Перед третьим измерением устанавливают заглушку 3 и убирают заглушку 4 и зеркало 18. Выходные сигналы фотоприемников 9 и 6 оказываются равными

и93 Фз-К8-Аэ;(7)

ибЗ Фз К2 Г122 Аб ,(8)

где Фз - световой поток во время третьего измерения;

К2 - коэффициент передачи светового потока от источника измерения 1 до пластины 12 блока 10.

Результат третьего измерения опреде- ляют как

Х3 U63/U93.(9)

Перед четвертым измерением в держателе 5 устанавливают исследуемое зеркало 18 рабочей поверхностью к пластине 12 бло- ка 11 регистрации, Держатель 5 поворачивают вокруг взаимно перпендикулярных осей, проходящих через точку пересечения лучей, таким образом, чтобы выходные напряжения сумматоров 16 и 17 блока 11 ста- ли равными нулю. Затем держатель 5 перемещают в направлении, перпендикулярном плоскости зеркала 18, таким образом, чтобы выходной сигнал позиционно-чувствительного фотоприем- ника 14 (15) стал равным нулю. При этом исследуемое зеркало 18 устанавливается с высокой точностью, Выходные напряжения фотоприемников 9 и 7 при этом равны

иэ4 Ф4-Ка-А9;(10)

и74 Ф4 К2 Г121 А7/ х.(11)

где Ф4 - световой поток на выходе источника 1 во время четвертого измерения.

Результат четвертого измерения определяют как

X4 U74/U94.(12)

Решая систему из выражений (1), (2), (4), (5), (7), (8), (10) и (11) относительно ох и перехода затем к значениям XL X2, Хз, Хз, получают искомый коэффициент отражения исследуемого зеркала 18

р VX2 -X4/Xi -Хз

Полученный результат для коэффициен- 55 та отражения не зависит ни от величины светового потока, ни от характеристик оптических элементов, ни от неравномерности

5

10

15

20

25 3035

40

45

50

55

чувствительности рабочих поверхностей фотоприемников.

В соответствии с изобретением реализовано устройство для измерения коэффициента отражения зеркальной поверхности интенференционных зеркал. В качестве источника измерения использовался прибор типа ЛГН-303, в качестве измерительных и опорных фотоприемников - фотодиоды ФДУК-2, в качестве позиционно-чувстви- тельных фотоприемников - ФД-20КП. Устройство обеспечивает измерение коэффициента отражения зеркал в диапазоне 99-99,99% с погрешностью не более 4 0,01%.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить высокую точность измерения зеркальных поверхностей при наклонном падении зондирующего излучения. Оно может быть использовано в производстве оптико-механических приборов. Формула изобретения Устройство для измерения коэффициента отражения зеркала, содержащее оптически связанные источник излучения. оптическую схему, образующую два оптических канала, держатель исследуемого зеркала, два регистрирующих блока, каждый из которых содержит светоделительную пластину, оптически связанную одной поверхностью с фоюприемником и позиционно чувствительным фотоприемником, а также опорный фотоприемник, отличаю in ееся тем, что, с целью обеспечения проведения измерений при наклонном падении луча прч сохранении точности, в устройство сведен светоделитель, оптически связанный с источником излучения и опорным фотоприемником, оптические каналы выполнены с пересекающимися оптическими осями, причем оптические длины пути в каналах от источника излучения до точки пересечения оптических осей равны между собой в каждый регистрирующий блок введены оптически связанные с другой поверхностью светоделительной пластины попупрозрач- ное зеркало и второй позиционно-чувстви- тельный фотоприемник, а также два сумматора, первые выходы позиционно- чувствительных фотопоиемников каждого блока подключены к входам первого сумматора, а вторые - к входам второго сумматора, причем держатель исследуемого зеркала выполнен с возможностью линейного перемещения вдоль оси, перпендикулярной плоскости установки зеркала, и вращения вокруг взаимно перпендикулярных осей, проходящих через точку пересечения оптических осей каналов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента отражения зеркальных поверхностей оптических элементов. Цель изобретения - обеспечение L проведения измерения при наклонном падении. Цель достигается за счет введения в устройство светоделителя 8, оптически связанного с ним опорного фотоприемника 9 и блоков 10 и 11 регистрации, которые позволяют определить положение отражающей поверхности исследуемого зеркала 18. Кроме того, выполнение держателя 5 исследуемого зеркала 18 с возможностью линейного перемещения вдоль оси, перпендикулярной плоскости установки зеркала, и вращения вокруг взаимно перпендикулярных осей, проходящих через точку пересечения лучей, позволяет устанавливать зеркало в строго определенное положение, при котором угол падения луча на зеркало остается постоянным. В этом случае отраженный луч попадает всегда в одну и ту же точку чувствительной поверхности фотоприемников 6 и 7, что обеспечивает исключение погрешностей и повышает точность измерения, 1 ил. (/) С X о sj ю w о