Поляриметр Советский патент 1974 года по МПК G01N27/28 

1

Изобретение относится к тико-механическим приборам для измерения параметров двулучепреломления и предназначено для исследований механических напряжений поляризационно-оптическим методом.

Известен поляриметр для измерений параметров двулучепреломле НИН в моделях с наведенной механическими напряжениями анизотрапией, в котором используется оптико-механическая система с поляризатором, компенсатором, установленным за моделью, регулируемой диафрагмой, анализатором и фотоэлектрическшл регистрирующим прибором.

Для повышения скорости и точности измерений многих параметров как в основномJ так и во вспомогательных сечениях неподвижной исследуемой модели в предлагаемом поляриметре четвертьволновая плас тинка установлена перед исследуемой моделью и синхронно связана

,ф1

с анализа1ором8 регулируемая диа1 рагма установлена за анализатором, а перед диафрагмой установлено сканирующее устройство, выполненное, например, в виде оптических клиньев, периодически иоин.-.хронно вращающихся в противоположных направлениях

Сканирующее устройство может

0 быть укреплено на каретке, которая имеет возможность перемещаться вдоль оптической оси поляриметра.

Для повышения точности опред5 : еления координат точек вспомогащ..льных сечений модели и для удобства смены направления сканирования, каждый из оптических оиньев сканирующего устройства связан

с мальтийским крестом, обеспечивающим поворот каждого клина точно на 90.- Мальтийские кресты приводятся во вращение одним барабаном с поводками. Один из иальтийских крестов связан с Электромагнитом и в моменты смены направления сканирования выходит из зацепления с поводком барабанов. На фиг, I показана принципиа льная схема предлагаемого поляриметра; на фиг,2 - сканирующее устройство с приводом оптических клиньев и электромагнитом. Поляриметр подержит поляризатор I, четверть волновую пластинку 2, синхронно связанную с анализатором .3, регулируемую диафрагму 4, установленную за анализато ром 3, Изображение исследуемой модели 5, находящейся между четвертьволновой пластинкой 2 и анализатором 5, с помощью объекти ва 6 -проектируется на регулируему диафрагму . Непосредственно перед диафрагмой установлено сканирующее устройство 7, закрепленное на под вижной каретке, перемешающейся по Желанию оператора вдоль оптической оси поляриметра. Перед анализатором I установ лен источник света 8, например ртутная лампа, конденсор 9, постоянная диафрагма 10 объектив II и спектральный модулятор 12, выде ляющий то зеленую, то желтую линию ртути. Для наложения вынужденных колебаний на измеряемые параметры направления главных осей и разнос ти фаз поляриметр содержит два модулятора состояния поляризации, например две ячейки Фарадея 15 и 14. Ячейка 13 установлена непосредственно после поляризатора I, а ячейка 14 - между четвертьво лновой пластинкой 2 и анализатором 3, например, за моделью 5. для обеспечения необходимой последовательности движений элементов 1,2 и 3 вокруг оптической оси поляриметра в блоке поляризатора установлен ведущий двигатель 15, связанный с двумя реверсивными электромагнитными муфтами 16 и 17 типа релаг, управляемыми логической схемой Сна чертежах не показана.) Муфта 16 связана непосредственно с четвертьволновой пластинкой 2, а муфта 17 через дополнительный диск I8-C поляризатором I и датчиком поворота 19 На диске пластинкм2 и диске 18 имеются упоры и контакты 20, замыкающиеся при совмещении :1 оскости поляризации поляризатоа I с главной осью четвертьволноой пластинки 2 в Сельсин - датчик 21 и сельсин - приемник 22 удерживают элементы 2 и 3, в таком положении, что быстрая ось четвертьволновой пластинки 2 постоянно составляет угол 90 с плоскостью пропускания анализатора 3, Диск 18 связан с простым и точным датчиком угла 23. Поляриметр содержит визуальный канал для наблюдения исследуемой области модели, фотоприемник 24 и регистратор 25. В свою очередь, устройство 7 состоит, например, из двух клиньев 26 и 27, периодически и синхронно вращающихся в противоположных направлениях с помощью мальтийских крестой28 и 29, выполненных : как одно целое с шестернями 30 и 31, и паразитной шестерни 32о Барабан 33 имеет два поводка 34 и 35, с помощью которых одновременно приводятся во вращение мальтийские кресты 28 и 29, а так же две выемки, по ширине примерно равные ширине мальтийских крестов. Ось одного из мальтийских крестов, например креста 29,связана с электромагнитом 36 и удерживает крест 29 пружиной 37 Б таком положении, что при вращении барабана 33 он вращается синхронно с другим мальтийским крестом 28, 11ри включении электромагнита мальтийский крест выходит из зацепления с поводком барабана 33 и отходит от выемки этого же барабана. Поляриметр работает следующим образом. Сформированный элементами 8,9,10 и 12 параллельный монохроматический пучек света попадает на поляризатор I, Затем поляризованный свет, плоскость поляр 4зации которого зависит от положения поляризатора I, проходит модулятор состояния поляризации 13 и четвертьволновую пластинку 2, После пластинки 2 поляризованный (в общем случае электрически-поляризованный) пучек света проходит модель 5, модулятор состояния поляризации 14 и анали.зируется анализатором 3, синхронно связанным с пластинкой 2, За анализатором 3 свет проходит объектив 6, сканирующее устройство 7, переменную диафрагму 4. воспринимается фотоприеыником 24 и, одновременно часть его направляется в канал для визуального наблюдения. Когда клинья сканирующего устройства 7 находятся в таком положении, что они представляют собой плоскопараллельную пластинку, то через диафрагму Ц- проходит часть изображения модели 5« соответствующая точке основного сечения, выбранного оператором Искомые параметры, например, в этой точке измеряютследующим образом. По команде логического .устройства включают электромагнит ную муфту 16, которая соединяет механически двигатель 15 с дис ком четвертьволновой пластинки 2е Вращаясь, например, по часовой стрелке, диск пластинки 2 посредством упора 20 увлекает за собой диск 18 и соответственно поляризатор I, а так же анализатор 3. В момент, когда синхронно св занные элементы 1,18,2 и 5 проходят- исходное, т.о. нулевое положение, датчик угла 23 начинает отсчитывать угол поворота их вокруг оптической оси. устройст ва до момента совмещения главных осей модели с плоскостями пропускания поляризатора I и анализатора 3, что соответствует максимальному гашению света, зарегис трированному регистратором 25, Измеренный таким образом угол наклона главных осей регистрируется печатающим устройством и на перфолентеоВ этот момент включается иуф та 17, к диску 18 подключается датчик поворота 19 и элементы , 18,2 и 3, вращаясь в ту же ,, сторону, разворачиваются на Л5 , После чего муфта 16 реверсируется отсоединяет ведущий двигатель , 15 и тормозит (фиксирует) элемент 2 и 3. Спустя некоторое время, необ ходимое для затухании автоколебаний сельсинной связи 21 и 22, реверсируется так же муе|1та IV, подсоединяя диск 18 и соответстве но поляризатор I к ведущему двига телю 15, а датчик угла 23 снова измеряет .vron поворота диска 18, При вращении поляризатора относительно заторможенной четв ртьволновой пластинки 2 измеряется разность фаз, вносимая ком 6 енсвтором Сенармона и тем самым происходит кoмпelicaция разности фаз, вносимой моделью 5, Отсчитанный датчиком угла 23 относительный угол поворота поляризатора I, пропорциональный измеренной разности фаз, так же заносится на бумагу печатающим устройств9м и на перфоленту перфоратором. Операция измерения разности фаз производится дважды при выделенной зеленой и желтой линии ртути (т,е. при 1 547 нм г 578 нм). На этом цикл измерений в одной точке заканчивается По команде логического устройства двигатель 38 сканатора получает имп5льс тока, который через барабан 33 и поводки 34 и 35 синхронно поворачивает мальтийские кресты 28 и 29. а через них шестерни 30,31 и 32. В результате происходит синхронный разворот в разные стороны точно на 90 клиньев 26и 27, что приводит к смещению точно на определенную заранее величину проектируемого на диафрагму 4 изображения и к выделению диафрагмой 4 точки одного из вспомогательных сечений. Очередной импульс тока, поданный на двигатель 38, приводит клинья 26 и 27 снова -в такое положение, при котором они представ,ляют собой плоскопараллельную пластинкуS Последующий импульс тока приводит к смещению изображения в противоположную сторону точно на такую же величину. Оператор устанавливает зара-, нее величину смещения изображения путем перемещения всего сканирующего устройства 7 вдоль оптической оси, т.е. путем приближения или удаления его от диафрагмы 4, Когда оператору требуется сменить направление сканирования и он переключает соответствующий тумблер на пульте управления рабатывает электромагнит 36, преодолевай УСИЛИЯ поужин 37. и воаается двигатель 38. При этом альтийский крест 29 перемещаетя параллельно своей плоскости выходит из зацепления с поводом 35, в то время как мальтиисий крест 28 совершает определеное количество поворотов на 90 оторое зависит от требуемого аправления сканирования После смены направления сканирования электромагнит 36 теряет питание и под действием пружины 37 мальтийский крест сно ва входит в зацепление с поводком 35, Таким обра з ом,. с канирующе а устройство 7 позволдет измерять параметры двулучепрвломления во вспомогательных сечениях не двигая весь блок анализатора, т.е. при этом анализатор двигается только в одну сторону и люфты его привода совершенно не влияют на точность измерений. Повышается и скорость измерений, так как переход от точекосновного сечения к точкам вспомогательных сечений занимает доли секунды, т.е. на много меньше, чем при движении всего блока анализатора. В предлагаемом поляриметра благодаря размещению четвертьволновой пластинки перед моделью такие элемен тыкак ведущий двигатель 15, муфты 16, 17, датчик угла 23, сельсин - датчик и пр. размещены в блоке поляризатора, точность перемещения которого по отношению 0.8 к модели 5 может быть на много ниже, чем точность перемещения анализатора. Это тоже повышает точность. ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1,Поляриметр,например, для исследования механических напряжений модели, содержащий оптикомеханическую систему с поляризатором, компенсатором, регулируемой диафрагмой и анализатором с четвертьволновой нластинко11, Огт личающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, четвертьволновая пластинка синхронно связана с анализатором и установлена перед моделью, регулируемэя диафрагма установлена за анализатором, а перед диафрагмой установлено сканирующее устройство, выполненное, например, в виде оптических клиньев, периодический синхронно вращающихся в противопО ложных направлениях. 2.Поляриметр по п. I, отличающийся тем, что сканирующее устройство укреплено на каретке, перемещающейся вдоль оптической оси.

f.

€Э

CV

%

±

см

:5

е7

26

J2

77