Способ регистрации поля градиента показателя преломления и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G01N21/41 

(54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ПОЛЯ ГРАДИЕНТА

ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

ной средой установлено средство для расцепления узкого пучка света, причег измерительное устройство стшбжено матрицеП с попарно диагональным соединением фотодиодов через дифференциальный усилитель.

На чертеже представлена схема ус7.ройства для осу1чествлепия данного способа, состоящего из лазера 1, средства 2 для расщепления пучка света in измерительного устройства 3, исcлeдye oгo объекта 4 . Узел для расщ гпления пучка может быть вЕлполнен, например, в виде двухкоорлинатного модулятора Рамана-Ната 5 с фокусирующей линзой 6. Нс:содный набор пучков с заданным шахом по углу получается при дифракции света (в режиме РаманаНата) на ультразвуковоГ волне, что приводит к образованию большого коли ества дифракционных порядков, близких по интенсивности, использование фокусирующей линзы 6 позволяет преобразовать дифракЩЮННле пучки в набор параллельных пучков, зондируюии ;: неоднородную среду. Варьирование рас стояния между зондирующими пучками .осуществляется изменением частоты ультразвуковой волны.

Измерительное стройство 3 состоит из фокусирующей линзы 7, фотоматрицы 8 и регистрирующего прибора 9. Для измерения углов отклонения ка сдого пучка может быть использовано четыре фотодиода матрицы 8,- включеннЕлх поцарно по диагонали так, что каждая пара фотодиодов 10, 11 соединена с пo ЮЩью дифференциального усилителя 12 на вычитание.

Поскольку расстояние между фотодиодами фотомарицы 8 задано и не может меняться, а расстояние между пучками варьируется в зависимости от размеров неоднородной среды, то перед фотоматрицей 8 помещается согласующая линза 7, причем ее местоположение и положение матрицы 8 имеют опти мальные значения для разных неоднородностей. .

На исследуемый объект 4 направляют набор параллельных узких пучков света, полученных расщеплением лазерного пучка 1 с помощью средства 2., Число параллельных пучков определяется задачей исследдования, т.е. коорди натаи ш, в направлении которых проводится исследование неоднородности среды 4. Конструкция средства 2 для рас11епления пучка света дает возможность получать параллельные пучки, распределенные в пространстве, и варьировать расстояния между зондирующими пучка -1и, что позволяет исследовать двумерные неоднородности и оптимизировать процесс измерения в соответствии с формой и размерагди неодкородностти. При прохождении через неоднородность с заданнЕтм показателе преломаеиия траектория каждого з

пучков искривляется, и они образуют некоторый угол к первоначальному направлению. Далее измеряют одновременн поле углов бо;1ыаог( количества цучков с помощью измерительього устройства 3 и по измеренным углам отклонения восстслиавлизают поле градие} та показателя преломления. Сигнал от пары фотодиодов 10, 11 пропорционален разности пaдaющ fx световых потоков. Зная зависимость выхо.пного сигнала -от полохсения светового пучка, по величине измеренного выход ого сигнала определ ть смещение пучка в плоскости приекгшка, а затем рассчитать у) о л о т к л О н е к и я п у ч к а ,

Пример Для случая плоскопараллельной и осесимметричной неоднородностей использовались газовыГ; Не- Не- лазер и ультразвуковой модулятор света,работающий на частотах порядка 4 ЛГц, что при использовании JiHHStj фокусным расстоянием 50 мм позволяло получать набор параллельных световых пучков с шагом около ЮОмкм, являЮ)-дамся оптимальным для неоднородностей с радиусом около 1 , ,Цля регистрации углов отклонения пучков использовалась патрица с диагональныл включением фотодиодов. Проводились измерения как стационарных, так и нестационарных полей. В эксперименте регистрировались углы до ,

Данный способ регистрации гюля градиента показателя пpeлo.лeния прост в осуществлении и зффективен при исследовании пограничЕтых слоев и нестационарьчлх полей 111иро1сого диапазона. Он может найти применение для определения различных параметров неоднородной, среды, приводящих к появлению градиента показателя прелоглления.

Формула изобретвЕгия

1.Способ регистра1дии поля градиента показателя прело ьчения, заключающийся в том, что в исследуемую неоднородную среду вводят узкий пучок света, измеряют смещение пучка в плоскости регистрации и угльл отклонения, по измеренной зависимости их от координа определяют поле градиента показателя преломления, отличающийся тем, что, с целью повьу ения оперативности регистрации, узкий пучок света расщепляют на пapaJь eль -;ыe пучки вдоль исследуемых координат с одновременным измерением их углов отклонений .

2.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее лазер, линзу-формирователь, исследуемую

неоднородную среду и измерительное устройство, о т л и ч а fD Di е е с я тем,что .перед исследуемой неоднородной средой установлено срелство д:ля

расцепления узкого пучка света, а измерительное устройство снабх еио матрицей с попарно диагональным соединением фотодиодов через дифференциальный усилитель.

Источники информации, принятие во при экспертизе

1,Васильев Л,А. Теневыеметоды, Наука, М. , 1968, с. 33-37.

2,Аменицкий Л.Н, и др..Определение градиента температуры вжидкостях по рефракции луча лазера, Х(. Теплофи. зика высоких температур 12,f 4, 1974, . 902-904 (прототип).