УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ Советский патент 1971 года по МПК G01J1/56 

Изобретение относится к устройствам для экспериментального определения физических величин, в частности к устройствам для определения величины и точки приложения равнодействующих сил CBeTOBOj-o давления.

При использовании известных устройств аналогичного назначения требуется много времени для измерений, и кроме того, не исключены большие погрешности измерений, обусловленные визуальным отсчетом.

Предложенное устройство позволяет уменьшить время измерения и повысить точность за счет того, что в него введено не менее двух вспомогательных источников излучения, не менее трех независимых приемников излучения, отраженного от модели в направлении измерения, и оптические системы, направляющие световой поток на фотоприемники.

На чертеже схематично показано предложенное устройство.

Отраженный от модели 1, освещаемой осветителем 2, световой поток через установленные на расстоянии от модели, много большем размера модели, объективы 3 поступает на три фотоприемника 4, перед двумя из которых расположены оптические системы 5 и 5. При этом вспомогательные источники 7 и 8 погашены, устройство управления 9 подает команду на начало измерения измерительной схемой 10.

Фотоприемник, который регистрирует световой поток, прошедший через объектив 3, выдает сигнал, пропорциональный силе светового давления фотонов, отраженных в направлении измерения,

1I(x,y)dxdij,(1)

где I (х, у)-распределение освещенности в плоскости изображения; ki - коэффициент пропорциональности.

Фотоприемиик, перед которым установлена оптическая система 5 выдает сигнал, пропорциональный моменту сил светового давления фотонов, отраженных в направлении измерения относительно оси у уо,

Аи k, J / (х, у) (у - уо) dxdy,(2)

- JX JO

где kz - коэффициент пропорциональности; уо--координата линии, на которой коэффициент нропускания оптической системы 5 становится равным нулю. Фотоприемник, перед которым установлена

оптическая система 6, выдает сигнал, аналогичный ЛII, но относительно осп х хо,

После проведения трех замеров устройство управления 9 включает через блок питания 11 жестко связанный с моделью вспомогательный источник 7. При этом осветитель 2 может быть погашен, но если быстро гасить и залшгать мощный источник света неудобно, то его можно не гасить.

При этом схема работает следующим образом.

Три сигнала, аналогичные предыдущим, будут равны:

-f СО +СС

(4)

A k, I (x y}dxdy + I,l

со -со -Ьсо +

л „ : А, I 1(х,у)(у-у,} dxdy +1, (/, - /о),

(5)

+ СО

П1 - j J (У} (« - ) + А ( - )

(6)

где /1 - величина светового потока, идущего от вспомогательного источника 7; /i, Xi - координаты этого источника.

После этого источник 7 гасится, а источник 8, неподвижно установленный вблизи модели, зажИгается. Его местоположение относительно системы координат известно.

Величины сигналов с фотоприемников в этом случае равны:

Л; k, 7 7 ( ) У + П (7)

л;, АЛ J / (X, у) (у - у,) dxdy + /(; -у,);

(8)

- со -00

-f со -f- со

т Л 1(х,у}(х- хо) dxdy -f

+/()J-(9)

где /, //, X - соответственно интенсивность и координаты источника 8.

Местоположение точки приложения равнодействующей сил светового давления определяется как расстояние между данной точкой и источником, жестко связанным с моделью. Проекции этого расстояния на оси координат с учетом выражений (1):(9):

AI -AI I А ,„-Л,п А,

1П

1 (,)л;-Л,

- А

Чи

III

(10)

i 11 -Ли All

1у (,}

Al-AtAI

Таким образом, полученные девять замеров позволяют определить величину и точку приложения равнодействующей сил светового давления в направлении измерения.

Затем узел 12 крепления и поворота модели устанавливает модель в следующее положение, и процесс измерения повторяется.

Пзмерения производятся через 5, 10 или 15° при повороте кольца от О до 360° и фермы от О до 180°.

Предмет изобретения

1.Устройство для определения величины и точки приложения равнодействующей сил светового давления, содержащее осветитель, узел крепления и поворота модели, объективы и фотоприемник, соединенные со входом измерительной схемы, отличающееся тем, что, с целью ускорения нроведения и повышения точности измерений, в нем установлено не менее двух вспомогательных источников излучения, не менее трех независимых приемников излучения, отраженного от модели в направлении измерения, и оптические системы, направляющие световой поток на фотоприемники.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере один из источников закреплен на модели и один может быть закреплен неподвижно вне модели.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере перед двумя из фотоприемников установлены оптические системы, линейно изменяющие величину светового потока, идущего от каждой точки модели к фотоприемнику, в зависимости от координаты этой

точки, причем направления изменения светового потока в системах составляют между собой некоторый угол, например 90°.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вспомогательные источники света и осветитель снабжены блоками питания и управления, включающими каждый из источников света в заданные моменты времени.

12 J 7