Интерферометр для исследования поля флуктуаций плотности в оптически прозрачных средах Советский патент 1976 года по МПК G01N21/46 G01B9/02 

Изобретение относится к оптическим измО рительным приборам к может быть использоBaiio например, при исследовании турбулект ных характеристик до- н сверх -звз-ковых га™

ЗОВЫХ ПОТОКОВ;

Известны оптические приборы для кссле -дования неощшродностей оптически прозрач ных сред, позволяющие просматривать неод- нородность одновременно в двух разных направлениях и Г21.

Наиболее близким из известных приборов такого типа к предложенному устройству является интерферометр для одновременной регистрашш рштерференционной в двух взаимноперпендикулярных плоскостях. Этот интерферометр включает в себя источник света, коллимирующий элемент (линзу), делительно-суммирующуго систему параллелтуных плоских зеркал, камеру с исследуемой средой и регистрирующую часть 3.

Однако все известные приборы позволяют наблюдать картину, соответствующую лишь интегральному вдоль луча двумерному распределению флуктуации плотности в оптически прозрачной неоднородной среде. Для

Г1олучект;й более обшей структурной характерлстикк :тзля э;:уктуащш плотности- оцегки цвv ;eoнз o ттоостознственного спектра стг.ук- ту.анил Г:ЛЭТНЕ;СТИ -1сслодуемого полк -- неог: ходима ,:,алънэйшяя обработка получелно;. интерферограмды.

Целью изобретения является получение двух- и трех-мерных пространственных спектров лолк флуктуации плотности.

Ука.закная цель достигается тем, что в интерферометр введены оптические преобразователиг установленные на выходах делительно- суммирующей системь: зеркал, и зеркало, суммирующее световые пучки, нроходвшие через камеру с исследуемой средой, причем центры всех зеркал размещены в верщу1ыах шестиугольника с равновелики)и прстивололожными сторонами,

На чертеже показана схема предложенного интерферометра, включающая источник света 1, коллимирующую систему 2, полупрозрачное зеркало 3, зеркала 4 для направ ления двух пучков света в область исследуемой среды 5, суммирующую систему, состоящую из зеркал 6 и полупрозрачного зеркала Т На выходе системы суммирования установ лены оптические Фурье-преобразователи, сос тоящие из сферической линзы 8 и экрана 9, Перед линзой 8 может быть установлен узко полосный монохроматический фильтр 10 (на чертеже показан пунктиром). Аналогичные оптические Фурье - преобразователи, состоящие из линзы 11 и экрана 12, могут быть расположены последовательно с зеркалами 6, при этом эти зеркала должны быть полупрозрачными. Интерферометр работает следующим образом. Пучок света от источника 1 проходит через коллимирующую систему 2 и разделяется зеркалом 3 на два пучка А и Б, которые, отразивщись от зеркал 4, проходят через исследуемую/ среду 5, где пересекаются, После прохождения через среду световые пучки с помощью системы зеркал 6 и 7 вновь соединяются. Узкополосный монохроК;атический фильтр 10 выделяет узкую спект ральную линию, линза 8 производит оптическое Фурье -разложение суммарной комплексной амплитуды интерферирующих пучков. На плоскости экрана 9 регистрируется результат в виде распределения интенсивности све та, пропорционального сумме трех спектров, два из которых являются плоскими сечениями трехмерного спектра пространственных частот флуктуации плотности, а третий является оценкой этого трехмерного спектра. На экранах 12 получают распределение интенсивности света, пропорциональное двумер ному пространственному спектру флуктуации плотности в объеме, ограниченном сечением светового пучка. Предложенный интерферометр позволяет просто и быстро проводить сложные интегральные преобразования непосредственно в устройстве и получать результат в конечном виде в реальном масштабе времени, т.е. дает возможность оценивать трехмерный пространственный спектр поля флуктуации плотности непосредственно на экране интерферометра, а не использовать для этой цели сложные многоканальные электронные риборы. Проведение необходимых интегральых операций над оптическими сигналами епосредственно в устройстве и получение езультатов в конечном виде в реальном асщтабе времени существенно увеличивает очность измеренных величин, поскольку на ощибку измерения в данном случае влияют олько ощибка считывающего распределеие интенсивности прибора и аппаратурная ункция оптической системы, которая имеет достаточно хорощий вид при следующих усовиях;а/ размер зондирующего пучка должен быть много больше размера средней оптической неоднородности; б/ индекс фазовой модуляции зондирующего излучения должен иметь значение, при котором операция фазовой молуляции станснвится линейной относительно модулирующей функции. Формула изобретения Интерферометр для исследования поля флуктуации плотности в оптически прозра ных средах, содержащий источник света, коллимирующий элемент, делительно- суммирующую систему параллельных плоских зеркал, камеру с исследуемой средой и регистрирующую часть, отличающийся тем, что, с целью получения двух- и трехмерных пространственных спектров поля флуктуации плотности, в него введены оптические Фурье- преобразователи, установленные на выходах делительно- суммирующей системы зеркал и зеркало, суммирующее световые пучки, проходящие через камеру с исследуемой средой, причем центры всех зеркал размещены в вершинах шестиугольника с равновеликими противоположными сторонами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1, JJ. А. Васильев Теневые методы, М., 1968, 53. 2.Авт. свидетельство № 174001 от 10.03.64 кл. G 01 п 21/46. 3.Авт. свидетельство № 129870 от 8Д0.59 кл. О-01 п 21/46 (прототип).

YA/