Способ количественной оценки неоднородностей в прозрачных средах Советский патент 1975 года по МПК G03C9/08 G01B9/02 

1

Изобретение относится к исследованию неоднородностей в прозрачных средах: жидких, твердых, газообразных и т. п. - цветным теневым методом с применением голографии. Оно может.найти примененйё в аэродинамике, гидродинамике, биологии, химии, теплофизике и др.

Известен способ визуализации неоднородностей в прозрачных средах, записанных и восстановленных с голограммы с получением цветной теневой картины, который реализуется следующим образом.

Голограмма сфокусированного изображения освещается щелевым источником полихроматического света, а в плоскости приемного объектива наблюдается спектральное изображение источника света в результате дифракции лучей на голограмме. С помощью визуализирующей щели пропускают на пленку одну монохроматическую составляющую полихроматического осветительного источника света, а также световые лучи, отклоненные в исследуемой неоднородности, в результате чего в плоскости изображения образуется цветная теневая картина, которая регистрируется на цветную фотопленку.

Недостаток известного способа состоит в том, что по цветной фотографической картине невозможно получить достоверные количественные данные об исследуемой неоднородности. Это обусловлено искажениями, возникающими из-за несовершенства цветных фотоматериалов. Другим недостатком известного способа является трудоемкость обработки цветных фотоматериалов.

Предложенный способ позволяет повысить точность измерения углов отклонения световых лучей в исследуемой неоднородности и

упростить обработку экспериментальных результатов благодаря тому, что изображение источника света разделяют на два, в одном изображении выделяют различные цвета, определяют координаты цветов в неоднородности, идентичных выделенным, и находят углы отклонения световых лучей, которые прямо пропорциональны смещениям изображений источника света, соответствующих цвету сравнения.

Волновой фронт, восстановленный источником белого света в виде щели с голограммы сфокусированного изображения исследуемой неоднородности, направляют в объектив, в фокальных плоскостях которого получают два

изображения в различных цветах. Выделяют одну монохроматическую полоску изображения источника с помощью визуализирующей диафрагмы, которая может состоять из двух независимых частей, одной из которых осуществляют сканирование второго изображения источника света. Сравиивая цвета невозмущенной части поля, изменяющиеся в результате сканирования источника света, и цвета различных зон исследуемой неоднородности, координаты которых могут быть измерены, например, с помощью отсчетного устройства в системе наблюдения, получают различные смещения источника света для соответствующих зон неоднородности. Разделив данные смещения на фокус приемного объектива, получают значения углов отклонения световых лучей в исследуемой неоднородности, восстановленной с голограммы. Точность обработки практически не зависит от приемника (в данном случае глаза), так как производится непосредственное сравнение участков поля, имеющих одинаковую окраску.

Предложенный способ реализуется с помощью устройства, которое изображено на чертеже.

Устройство включает в себя источник полихроматического света 1, конденсор 2, осветительную щель 3, коллиматор 4, формирующий параллельный пучок света, который направляется на голограмму 5, оптический клин 6, установленный за голограммой в невозмущенной части рабочего поля и предназначенный для формирования совместно с приемным объективом 7 отдельной части изображения источника света, визуализирующую щель 86 и щель 8а для сканирования изображения части источника света, систему для наблюдения 9 со шкалой 10, предназначенной для отсчета координат различных зон исследуемой неоднородности.

Устройство работает следующим образом.

Голограмма 5 сфокусированного изображения освещается параллельным пучком белого света, сформированным коллиматором 4 и выходящим из осветительной щели 3, освещаемой источником 1 через конденсор 2. Восстановленный с голограммы волновой фронт направляется в приемный объектив 7, причем часть лучей невозмущенного исследуемым объектом поля отклоняется клином 6 таким образом, что угол, образованный отклоненными и неотклоненными лучами, лежит в плоскости, параллельной интерференционным полосам голограммы и проходящей через оптическую ось объектива 7. В фокальной плоскости объектва 7, где получается два изображения источника света в различных цветах.

построенных лучами, прошедшими через клин 6 и мимо него, установлены визуализирующая щель 86 и щель 8а, с помощью которой осуществляется сканирование изображения источника света.

В плоскости установки отсчетной шкалы 10, оптически сопряженной с голограммой 5, наблюдается (глазом 11) цветная теневая картина. Измеряя с помощью шкалы 10 координаты зон неоднородности, имеюшие разный цвет, и подбирая путем сканирования источника света невозмущенного поля щелью За, находят цвета в невозмущенной части поля, соответствующие цветам в неоднородности.

Зная смещения сканирующей щели За, соответственно для каждой зоны неоднородности находят углы (&х) отклонения лучей в исследуемой неоднородности

/

где X - измеренная координата;

8х - смещение изображения источника света, соответствующее измеренной координате;

/ - фокусное расстояние приемного объектива 7.

Предмет изобретения

Способ количественной оценки неоднородностей в прозрачных средах, заключающийся в восстановлении волнового фронта с голограммы сфокусированного изображения путем освещения источником белого света и получения цветной теневой картины, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерений, изображение источника света разделяют на два, в одном из изображений выделяют различные цвета, определяют координаты цветов в неоднородности, идентичных выделенным, и по формуле

, „ . - jr .

где X - координата цвета в неоднородности; 8х - смещение изображения источника света, соответствующее цвету сравнения;

/ - фокусное расстояние приемного объектива,

находят углы отклонения световых лучей, по которым судят об оптической неоднородности.

8S