Теневое устройство Советский патент 1981 года по МПК G01N21/45 

(54) ТЕНЕВОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при исследовании плоскостной анизотропии гфоэрачной не ошор одной среды. Известны теневые устрсАства, содержащие источник Н приемник света и автоколлимационную схему для исследования оптических параметров прозрачных средЩ Однако эти устройства непригодны для определения анизотропии оптических параметров исследуемой среды при оаиовременном измерении ее различных участков. Наиболее близким по техничёск(Л с щности к данному изобретению является теневое устройство, содержащее несколько оптических ,каналов, включающих световые и теневые диафрагмы , о&ьективы, электродвигатель, источник и приемник света и иллюминаторы 2. Каждый из оптических каналов устройства состоит из коллиматорной осветительной части со световой диафрагмой, объективом и приемной части с объективом и теневой диафрагмой. Недостатком такого устройства является погрешность измеренвя плоскостной анизотропии коэффициента корреляции: оптических параметров среды между различными точками пространства, находящимися на заданном расстоянии друг от друга. Цель изобретения - повышение точное-ти измерений плоскостной анизотропия коэффициента пространственней корреляции. Указанная цель достигается тем, что в теневое устрсДство дополнительно введены соответственно осям оптических канале усеченная равнобедренная пирамида с четным числом боковьЕХ граней по чнслу каналов, .фичем на ее основание нанесено автоколлвмацнонное зеркальное покрытие, в отражательные призмы-ромбы, установленные между объективом в иллюминатором в каждом из оптических каналов. На фиг. 1 представлена принципиаль- 1ая схема теневого устройства; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В фиг. 3. Устройство содержит источник 1 света (лазер), оптическая ось перпендикулярна основанию усеченной равнобедренной П{фамиды 2 и параллельна оси электродвигателя 3 с усеченней равнобедренной пирамидой. Оптические оси объективов 4 также параллельны оси вращения электродвигателя 3. В оптическом канале расположены световая диафрагма 5, объектив 6, отражательная призмаромб 7 и имиллюминатор 8. Световая диафрагма 5 находится в фокальной плоскости объективов 4 и 6. В устройство также введена усеченная равнобедренная пирамида 9 с четным числом отражающих боковых граней по числу оптических канале. В оптическом канале, соответствующем прешедшему через иллюминате 8 и отраженному от двух противолежащих боковых граней световому потоку, установлены иллюминатор 1О, отражательная призма-ромб 11, объектив 12, теневая диафрагма 13 и объектив l4 Зеркало 15 расположено под углом 45 к оптическим осям объектива 14 и конденсора 16, в фокальной плоскости которого находится приемник 17. На основание усвчеНИ(й раш1обедренной пирамиды 9 нанесено йв жоипимационнве зеркальное покрытие 18. Причем световая диафрагма 5 накловеш к оптнческей оси объектива 6, ее эеркальяый спай оаяавременно является теневой диафрагме, а ра бочая кромка распоЖ К1е а в фокальнеЛ плоскости объектива 19. Зеркало 2О расположено параллельно укаааннену1у зеркаль ному слою. Устройство содержит два различных типа еттических каяапов: дифференциальные (фиг. 3) и автоколлимацисмные фиг. 4), имеющие общие источник и прй емник света. Устреяйство следующим образом. Параллельный пучок света от общего источника 1 света с потлошью неподвижней усеченной равнобедренной пирамиды 2 1 вращаю щейся от электрсишигателя 3 второй усеченной равнобедренной пирамиды описьюает в пространстве круговую цилиндрическую поверхность, поочередно приводя в действие все оптические кана лы. Требуемая частота вращения электре двигателя определяется условиями изуче ния анизотропных свойств среды. Объективами 4 пучок лучей фокусируется В плоскости световых диафрагм 5, установленных в фокальный плоскостях объекти- ВОВ 6. П(араллельный пучок лучей, который после прохождения отражательных призм-ромб 7 и иллюминаторов 8, проходит через исследуемую среду и падает на основание усеченной равнобедренной пирамиды 9. В дифференциальных каналах пучок лучей проходит равнобе{ренную пирамиду и отражается от ее боковых граней. Параллельный пучок лучей проходит в обратном направлении исследуемую среду, иллюминатор 10, призму-ромб 11, и объектив 12, формирует изобра - жение световой диафрагмы в плоскости теневой диафрагмы 13. Объектив 14 и кснденсатер 16 формируют непрекрытую теневой диафрагмой часть изобрахсення световой диафрагмы на светочувствительном слое приемника 17. В автоколлимационных каналах пучок лучей, попавший на основание усеченной равнобедренне й пирамиды 9, проходит участеж с зеркальным покрытием 18, от- ражается от него прсйсодит обратно и фокусируется в плоскости, проходящей через рабочую кромку световой диафрагмы 5. Часть света отражается от з экального слоя диафрагмы 5 и попа дает-на зеркало 20, а затем на объектив 19, который вместе с конденсатором 16 я зеркалом 15 фокусирует его на приемник 17. При наличии веоднородностей в среде пучки лучей отклоняются от свеюго направления, что приводит к смеиюнию изображения световс диафрагмы 5 относительно теневой диафрагмы 13 и вызывает изменение потока света, паДак щего на приемник 17. Величина смещения и изменения регистрируемого потока света пропорциональна в дифференциальных а автокоплимационных каналах разности и cyiUMe отклонений соответственно ори первом;, и втором прохождениях света через исследуемую среду. Снимаемый с приемника 17 электрический сигнал имеет вид повторяющей) последовательности импульсов. Первый и послеший импульсы поступают от автоколлимационных каналов. Их переменная составляющая пропорциональна суммарному отклонению лучей при прохождении через участеж среды в приемном и обратном направлениях. Остальные импульсы поступают еуг дифференциальных оптических каналов, при этом их .переменная составляющая пропорциональна разности отклонения лучей в участках среды, разнесенных на расстояние, равное базе изме-

рения в заданном направлении. Таквм образом, конкретное значение амплитуд импульсов однозначно связано с мгновенными отклонениями градиента показателя преломления в среде (в точках измерения).

Наличие анизотропии в исследуемой среде может быть определено при статистической обработке получаемых сигналов. Второй автоколлимационный оптический канал используется для кштроля стационарного процесса без дополнительного прибора.

Параллельность направлений пучка лучей на входе и выходе каждого оптического канала осуществляется в плоскости анализа, проходящей через соответствующие оси каналов, расположенных у противоположных граней усеченной равнобедренной пирамиды, и сохраняется несмотря на наличие некоторой ошибки в углах усеченной равнобедренной пирамиды прв ее изготовлении. Так, поворот усеченней равнобедренной пирамиды вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа на 2 , при погрешности изготс ления при основании в Ю вызовет отклонение луча от фиксированного положения лишь на 0,02.

Нанесение на основание, рй нобедренной пирамиды участков с зеркальным покрытием позволяет получить автоколлимационный оптический канал, дающий возможность, пользуясь теми же приемником и аппаратурой регистрации, повысить точность контроля коэффициента пространственной корреляции.

Данное изобретение позволяет определить плоскостную анизотропюо коэффициента пространственной корреляции в том случае, если элементарные объемы исследуемой среды располагаются на значя. тельном расстоянии друг от друга, в подвержены вибрациям.

0

Формула взобретеввя

Теневое устройство, содержащее несколько сттвческих каналов AклIQчaюlцi DC световые н теневые диафрагмы, о&ьектявы, зеркала, электродвигатель, всточнкк

S в приемник света в вллюкргааторы, отличающееся тем, что, с целью точяоств измерений олоскостк анизотропив коэффициента пространственаой корреляции, в него допопнвтсяьво

0 введены соответственно осям оптвческвх каналов усеченная равнобедренная а1фамида. с четны1«( числом отражающвх боковых граней по числу каналов, првчем на ее основание нанесено авт жоплимаавов5ное зеркальное покрытие, в отражательные призмы-ромбы, установленные мохзду объективом в иллюминатором в каждом ю° оптвческвх каналов).

Источнвки информацив, принятые во вниманве прв экспергвэв

Мг 200816, кл. Q О2 В 27/14, 1966.

X X , . - ,iX ylX X г

/

А.

7

г.

бб

Фах.

S ff V

V

7

ю

- -f

в

20

Л

Ф1П.