Устройство для измерения коэффициен-TA ОТРАжЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01N21/55 

накладываться друг на друга, то полагая диаметр луча равным d, получаем, что световой диаметр контроли руемой поверхности больше т Если диаметр контролируемого издели меньше DO / то на его поверхности нельзя получить оптимёупьное число о ражений и, следовательно, невозможно проводить измерения( с максимальной для данного коэффициента отражения точностью. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено дополнитель ным плоским зеркалом со сквозным центральным отверстием, установленным в полости резонатора соосно ему отражакядей поверхностью навстречу второму зеркалу, источник оптическог излучения и приемник ориентированы так, что их оси проходят через центральное отверстие дополнительного зеркала, причем расстояние их от оси резонатора в плоскости дополнительно го зеркала минимально, а фокусирующая система выполнена с возможностью фокусировки в этой плоскости. Кроме того, геометрические параметры резонатора связаны соотношениями : Ч- 2 2 Гс h° . 12 R2 S Щ где N - число отражений; К и К2 - целые числа; 1. и Lj - расстояния от плоскост дополнительного зеркал до вершин первого и второго зеркал соответственно/R, и Rrt - радиусы кривизны, пер вого и второго зеркал соответственно. На чертеже представлена оптическая схема устройства. Устройство состоит, из лазера 1, телескопической ,системы 2, состоящей из двух положительных линз 3 и 4, установленных с возможностью перефокусировки, диафрагмы 5, размещенной между линзами в фокусе первой из них оптического резонатора, состоящего из первого вогнутого, сферического зеркала б со сквозным центральным отверстием, ориентированного отражаювдими поверхностями в направлении рас пространения излучения, и второго во нутого сферического зеркала 8, ориентированного отражающей поверхность им навстречу. Расстояние между зерка лами 6-7 и 7-8 подбирается из условия получения необходимого числа отражений на втором зеркгше 8. Приемник излучения 9 установлен вблизи ис точника излучения, ориентированного так, что их оси проходят через центр внеосевого отверстия и через центральное отверстие дополнительного зеркала 7 симметрично друг другу относительно осевого сечения резонатора на минимальном расстоянии от оси резойатора в плоскости дополнительного зеркала, а телескопическая система фокусирует входной луч в этой же плоскости. Если расстояние между зеркалами 6-7 и 7-8 выбраны из условия (l), то при каждом отражении луча на поверхности первого зеркала он буцет: проходить через центральное отверстие дополнительного и k2 раз отражаться в системе зеркал 7-8 от поверхности второго, причем точки пересечения его с поверхностью второго зеркала будут распределяться по эллипсу, форма которого в системе координат, ось 7. которой совпадает с осью резонатора, а оси X. и : ориентированы так, что проекция луча, отраженного . от первого зерксша на плоскость ; 0 параллельна оси Z , будет описываться в параметрическом виде уравненияA -inlTClVQ.j С051Е/2К2 °( 2 Ка As-ittimaKz) R2 .. -k cos-RiK где A - расстояние от центра внеосевого отверстия до оси резонатора . точки пересечения луча с поверхностью первого зеркала 6 при этих условиях распределяются равномерно по окружности диаметра 2 А, их количество равно Ц, а общее количество отражений на поверхности второго зеркала составляет величину N. Минимальный диаметр контролируемого изделия можно определить из (2) SAtiUiaxa Rg cosltlR-t RA Кроме того, в устройстве должно выполняться условие п 5,0а gWTCl-K отв coSTt|lXu где D с. диаметр центрального от, верстия дополнительного зеркала. Из (3) и (4) получается sinTElXg tnih OTB R SiAaHIX/, Из теории оптических пе зиодичесих систем известно, что дифракционые потери луча, распространяющегося системе, малы, если его параметры оответствуют одной из нормальных од периодической системы. В предлагаемом устройстве это условие выполняется, если входной луч фокусируется с помощью телескопической системы в плоскости дополнительного зеркала при этом параметры луча на поверхнос ти первого зеркала периодически пов,торяются и выходящий луч с точностью до фазового множителя совпадает по х рактеристикам с входным. Измерение коэффициента отражения в предлагаемом устройстве производят определяя отношение выходных сигнало поступающих с приемника излучения пр двух различных положениях второго зеркала, соответствующих величинам Xjj и йаЗначение коэффициента отражения PJ, может быть определено по формуле P2-p v,(;i-Kl) PQ - коэффициент отражения плоского зерксша, у - отношение сигналов, соответствующих величинам k2.H k 2 при контроле сферических зеркал, с коэффициентом отражения 0,99 устро ство обеспечивает контроль изделий диаметром Ь4еньше 50 мм с относительной погрешностью меньше 0,1% при чис ле отражений N -50. Дальнейшее увеличение точности измерений возможно за счет увеличения коэффициента отражения дополнительного rinocKoro зер кала и за счет применения более чувствительных приемников излучения с интегрирующей сферой. формула изобретения Устройство для измерения коэффициента отражения, содержащее опти-г ческий резонатор, образованный двум вогнутыми сферическими .зеркалами, в первом из которых выполнено сквозно внеосевое отверстие для ввода и вывода излучения,источник направленного оптического излучения со средством фокусировки, ось которого про ходит через центр внеосевого отверстия, фокусирующую .систему, установленную между источником и резонатогром с возможностью фокусировки излучения в полости резонатора, и приемник излучения, ориентированный симметрично относительно плоскости, проходяцей через центр отверстия и ось резонатора, и приемник излучения, ориентированный симметрично относительно плоскости, проходящей через центр отверстия и ось резонатора, отлич ающе е с я тем,что с целью повьшения точности измерений, оно снабжено дополнительным плоским зеркалом со сквозным центральным отверстием, установленным в полости резонатора соосно ему, отражающей поверхностью навстречу второму зеркалу, источник оптического излучения и приемник ориентированы так, что их оси проходят через центральное отверстие дополнительного зеркала, а фокусирующая система обеспечивает фокусировку излучения в этой плоскости, причем геометрические параметры резонатора связаны соотношениями:N-- kv ka, L R. cos K/h La sIn Bfekj , где N- число отражений на поверхйости второго зеркала, k. и kj - положительные целые числа ; R и Rj - радиусы кривизны первого и второго зеркал соответственно;L . и L- - расстояния от плоскости дополнительного, зеркала до вершин первого и второго зеркал соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 151063, кл. Q01N 21/48, 1968. 2.Ph. Cohuzac I. lolmqn Mesure des pouvolre ref1ecteurseI eves a Iaide d une cavite optlque a reflecteurs multiples Noun Rw Optique, 7, 6, 1976, 363-367 (прототип).