Устройство для измерения остаточных напряжений в стекле Советский патент 1992 года по МПК C03B25/04 

Изобретение относится к оптико-механическим средствам контроля и может быть применено при автоматическом контроле технологических параметров при производстве стеклоизделий.

Известно устройство для измерения напряжений в стекле, содержащее источник поляризованного света, анализатор, оптический клин с механизмом перемещения, объектив, фотоприемник, преобразователь сигнала, блок регистрации, две четвертьволновые пластины, фазовую пластину с механизмом циклического перемещения, три зеркала, модулятор, расположенный в оптическом канале источника поляризованного света, блок селекции сигнала и усилитель, причем фазовая, две четвертьволновые пластины, анализатор и фотоприемник образуют рабочий оптический канал, а оптический клин, объектив и фотоприемник - опорный оптический канал, выход преобразователя сигнала подключен к входу блока селекции сигнала, выходы которого подключены к соответствующим входам усилителя, выход которого соединен с блоком регистрации, а выход фотоприемника подключен ко входу преобразователя сигналов.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения так как в этом устройстве имеется лишь прямолинейное перемещение подвижной каретки по направляющим и не предусмотрена ориентация оптических элементов относительно главных направлений напряжений в стекле.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения остаточных напряжений в стекле, содержащее источник монохроматического света, два поляризатора, фотоприемник, усилитель и две четвертьволновые пластины, расположенные вдоль светового луча по обе стороны образца стекла, блок регистрации, два диска с сельсиновыми приводами, блок вычитания и блок сравнения, причем сельсины связаны между собой, выход усилителя подключен через последовательно соединенные блок селекции и блок вычитания к блоку регистрации, а четвертьволно- вые пластины установлены на соответствующем диске, оси которых параллельны оси источника монохроматического света (2).

Недостатком этого устройства является зависимость точности измкерений от интенсивности источника монохроматического света и прозрачности стеклоизделий.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что устройство для измерения остаточных напряжений в стекле, содержащее источник монохроматического света, два поляризатора,

фотоприемник, усилитель и две четвертьволновые пластины, расположенные вдоль светового луча по обе стороны образца стекла, причем первая четвертьволновая пластина через первый поляризатор

0 оптически связана с фотоприемником, выход которого подключен к входу усилителя, снабжено двумя оптическими модуляторами, третьим поляризатором и управ ля юще-вычислительным блоком,

5 причем источник монохроматического света через третий поляризатор оптически связан с одним модулятором, который оптически связан через последовательно расположенные второй поляризатор и вто0 рой модулятор с другой четвертьволновой пластиной при этом выход усилителя подключен к входу управляюще-вычислитель- ного блока, выходы которого подключены к входам соответствующих модуляторов.

5 Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства: на фиг, 2 - представлен управляюще-вычислительный блок.

Устройство содержит основание, в

0 средней части ко.торого расположен измеряемый образец 1 источник 2 монохроматического света, первый, второй и третий поляризаторы 3, А и 5 оптические модуляторы б и 7. первую и вторую четвертьволс новые пластины 8 и 9, фотоприемник 10, усилитель 11. управляюще-вычислительный блок 12. Управляюще-вычислительный блок 12 состоит из генератора 13 прямоугольных импульсов, ключа 14, делиQ теля 15 частоты, элементов И 16, 17, двоичного счетчика 18, дешифратора 19, аналого-цифрового преобразователя 20, демультиплексора 21, регистров 22 и 23 хранения, блоков 24 и 25 вычитания, блока

с 26 деления, блока 27 извлечения квадратного корня, блока 28 вычитания функции arctg, блока 29 умножения, задатчика 30 константы и индикатора 31.

По одну сторону измеряемого образца

Q находится передающая часть, которая включает элементы 2,45, 6, 7 и 9. По другую сторону измеряемого образца находится анализирующая часть которая включает элементы 3, 8, 10 и 11.

J. Устройство работает таким образом, что процесс измерения происходит в 3 этапа путем измерения трех интенсивностей света с последующей их обработкой блоком 12 и выводом результата вычислений на индикатор.

Этап 1. Монохроматический свет от источника излучения 2 проходя через поляризатор 5, превращается в плоско поляризованный. Затем он проходит без изменений через модулятор 6 и поляризатор 4, так как на первый не подан управляющий сигнал, а второй имеет ту же плоскость поляризации, что и поляризатор 5. Проходя через модулятор 7 так же без изменений, свет падает на четвертьволновую пластину 9, на выходе которой становится циркуляр- но-поляризованным. Проходя через измеряемый образец 1, он анализируется четвертьволновой пластиной 8, оптическая ось которой параллельна оптической оси пластины 9, и поляризатором 1, плоскость поляризации которого перпендикулярна плоскостям поляризаторов 5 и 4, и в результате чего фотоприемник 10 регистрирует интенсивность h электрический сигнал с которого через усилитель 11 поступает в управляюще-вычислительный блок 12 в виде соответствующего потенциала UL

Этап 2 отличается от этапа 1 тем, что при подаче управляющего сигнала на модулятор 7 на его выходе плоскость поляризации света меняется на 90 в результате чего на измеряемый образец 1 падает циркуляр- но-поляризованный в противоположную по сравнению с этапом 1 сторону свет. При этом фотоприемник 10 фиксирует интенсивность 2, а в блок 12 поступает соответствующий электрический потенциал U2.

Этап 3. В результате подачи управляющего сигнала на модулятор 6 на его выходе плоскость поляризации света становится перпендикулярной плоскости поляризации поляризатора 4, на выходе которого интенсивность монохроматического света окажется равной нулю. Таким образом, на фотоприемник 10 падает свет с интенсивностью з, соответствующей внешней освещенности, усилительный в потенциал из. поступающий в блок 12.

Обработка сигналов происходит следующим образом.

При замыкании ключа 14. происходит запуск генератора 13. С приходом первого импульса на счетчик 18 через делитель частоты 15 на выходе 1 дешифратора 19 появляется сигнал логической 1, который подается на первый управляющий вход де- мультиплексора 21 и на регистр хранения 22. Тем самым в последний записывается число, преобразованное АЦП 20 и пропорциональное интенсивности И. С приходом второго импульса на счетчик 18 на выходе 2 дешифратора появляется сигнал логической 1, который подается на второй вход элемента 16, в результате чего на модулятор 6

с выхода элемента 16 поступает электрический сигнал, что приводит к повороту плоскости поляризации падающего света на 90°.

Сигнал логической 1 с выхода 2 дешифратора подается так же на второй управляющий вход демультиплексора 21 и управляющий вход регистра 23 хранения. Тем самым в последний записывается число, пропорциональное интенсивности 1. С приходом третьего импульса на счетчик 18 на выходе 3 дешифратора появляется сигнал логической 1 который подается на второй вход элемента 17, в результате чего на

модулятор 6 с выхода элемента 17 поступает электрический сигнал, что приводит к повороту плоскости поляризации падающего света на 90°. Сигнал логической 1 с выхода 3 дешифратора подается также на третий

управляющий вход демультиплексора 21 и управляющие входы блоков вычитания 24, 25, в результате чего через демультиплексор на входы вычитаемых блоков 24. 25 подается число, пропорциональное интенсивности

з, а на выходах последних появляются разности:

Ui Ui-Ua: U2 U2-Us.

Следующий импульс, пришедший на

счетчик 19, вызывает появление логической 1 на выходе 4 дешифратора Э. которая подается на управляющий вход блока 26 деления. В результате на выходе последнего появляется число, пролорционапььое отI . I

ношению U2/Ui.

Пятый выход дешифратора подключен к управляющему входу блока извлечения квадратного корня. Появление логическоГ;

1 на пятом выходе дешифратора приводит к появлению на выходе блока 27 числа, равного 1/TJ2/U i . Шестой выход дешпфраг 1 ра 19 подключен к блоку 28 вычислеми функции арктангенс и появление на это -1

выходе сигнала логической 1 приводит к появлению на выходе блока 28 числа, past o- го arctg VUij/U t Седьмой выход дешифратора 19 подключен к блоку 29 умножения на константу и появление на этом выходе сигнала логической 1 приводит к появлению на выходе блока 29 числа, past- oro разности хода обыкновенного и необыкновенного лучей

А Aarctgi U2 /Ui ; A А/л ;

А-длина волны источника 2;л 3.1416 пропорционального остаточным напряжением в стеклоизделии Последний восьмой

выход дешифратора 19 подключен к индикатору 31, двоичному счетчику 18 и генератору 13 прямоугольных импульсов. Появление на этом выходе сигнала логической 1 сбрасывает счетчик 18 в нулевое состояние и останавливает генератор 13 прямоугольных импульсов, а на индикаторе 31 устанавливается число равное А это состояние продлится до следующего запуска генератора 13 ключом 14.

Данное устройство позволит повысить точность измерения.

Формула изобретения Устройство для измерения остаточных напряжений в стекле, содержащее источник монохроматического света, два поляризатора, фотоприемник, усилитель и две четвертьволновые пластины, расположенные

вдоль светового луча по обе стороны образца стекла, причем первая четвертьволновая пластина через первый поляризатор оптически связана с фотоприемником, выход которого подключен к входу усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя оптическими модуляторами, третьим поляризатором и управляюще-еычислительным

блоком, причем источник монохроматического света-через третий поляризатор оптически связан с одним модулятором, который оптически связан через последовательно расположенные второй поляризатор и втоРОЙ модулятор с другой четвертьволновой пластиной, при этом выход усилителя подключен к входу управляюще-вычислитель- ного блока, выходы которого подключены к входам соответствующих модуляторов.

Использование: производство стеклоизделий. Сущность изобретения: устройство содержит источник 2 монохроматического света, поляризаторы 3. 4 и 5, оптические модуляторы 6 и 7, две четвертьволновые пластины 8 и 9, фотоприемник 10,усилитель 11. управляюще-вы- числительный блок. 2 ил.

К нсдулятору 5

К модулятору 6 От усилителя Т1

Зг