Многоцветная линейная визуализирующаядиАфРАгМА Советский патент 1981 года по МПК G01N21/45 

1

Изобретение относится к измерению физических величин, в частности к приборам, визуализирующим прозрач1гые неоднородности, и может быть использовано при исследовании взрывных процессов, изучении обтекания тел сверхзвуковым потоком и т.п.

Известна многоцветная визуализирующая диафрагма, выполненная из плотно прилегающих друг к другу одинаковых по размерам прямоугольных фильтров контрастирующих цветов, В отсутствии объекта исследования ее устанавливают в фокальной плоскости приемной части теневого прибора так, что изображение щелевой осветительно диафрагмы совмещается с одним из фильтров визуализирующей диафрагмы. Плоскость изображения окрашивается в цвет этого фильтра. Лучи света,, отклоненные в объекте исследования, строят изображение осветительной диафрагмь на других фильтрах, что влечет за собой появление в плоскост

изображения цветов, отличных от фона. По цвету каждой точки изображения судят о величине составляющей углового отклонения света в направлении, перпендикулярном боковым кромкам визуализирующей диафрагмы fl}.

Недостатком этой диафрагмы является то, что она не обеспечивает высокую чувствительность теневого прибора, которая лимитируется шириной элементов диафрагмы. Поскольку каждый из ее элементов изотропен, смещение изображения осветительной диафрагмы в пределах одного элемента не вызывает никаких изменений в изображении объекта исследования. Кроме того, невозможно увеличить диапазон измерения прибора при сохранении чувствительности. Увеличение диапазона измерения за счет увеличения ширины злементов диафрагмы сопровождается уменьшением чувствительности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является много даетная визуализирующая диафрагма теневого прибора, содержащая центра ную фигуру прямоугольной формы шириной не более 1/6-1/4 (адрины боковых фигур (элементов) , примыкающих к ней и друг к другу параллельными сторонами и ограниченных по высоте по заданному закону с одной стороны от центральной 4игуры бесцветным краном,а с другой непрозрачным экраном. Многоцветная визуализирующая диафрагма используется в сочета нии с осветительной диафрагмой, высота изображения которой превышает наиболыпую высоту цветных фигур. До тех пор, пока исследуемая среда однородна, плоскость изображения окрашена в цвет центральной фигуры визуализируннцей диафрагмы. Лучи све отклоненные в неоднородности,строят смещенное относительно центральной фигуры изображение осветительной диафрагмы. Смещение изображения осветительной диафрагмы в направлен перпендикулярном боковым кромкам в пределах фигур, высота которых огра ничена непрозрачным экраном, сопровождается изменением яркости изобра женин. Смещение изображения осветительной диафрагмы в пределах фигур, высота которых ограничена бесцветны экраном, сопровождается изменением чистоты цвета. Цветовой тон изменйе ся при выходе изображения .осветительной диафрагмы за пределы каждой фигуры f2. Недостаток данной визуапизирукяце диафрагмы состоит в том, что с ее помощью можно получить информацию о составляющей угла отклонения света в объектах исследования, отклоня ющих лучи света главным образом в одном направлении. Это связано с тем, что диафрагма может работать только в сочетании с источником света, высота которого превосходит максимальную высоту ее цветных фигур. Чем сложнее объект исследовани (чем в больших направлениях отклоня ется свет в объекте исследования), тем протяженнее должен быть источни света. Увеличение же высоты источника света приводит к увеличению аберраций оптической системы, что снижает качество изображения. Жесткие требования к высоте тепа свечения накладьшают ограничение на источники света, которые могут быть использованы при съемке. Протя женность теда свечениябольшинства Ьерийно вьшускаемых мощных источников света (ксеновых ламп) не превосходит нескольких миллиметров, что затрудняет их использование. Цель изобретения - расширение класса объектов исследования. Поставленная цель достигается тем, что в многоцветной линейной визуализирующей диафрагме теневого прибора, состоящей из центрального и расположенных симметрично относительно него боковых элементов разны5с цветовых тонов, -боковые элементы каждого цветового-тона являются анизотропными в направлении от оси симметрии диафрагмы к боковым элементам и состоят из двух частей, одна из которых имеет монотонно изменя ющийся коэффициент пропускания, а другая - монотонно изменяклцуюся чистоту цвета. На фиг.1 представлена визуализирующая диафрагма и изображение осветительной диафрагмы, построенное нёотклоненными лучами; на фиг.2 - два анизотропных элемента одного цветового тона. Анизотропные элементы 1-12 визуализирующей диaфpaг ы (фиг.1) расположены по обе стороны от изотропного лемента, 13, с которым совмещено изображение осветительной диафрагмы 14. Анизотропный элемент 15 с монотонно изменяющимся коэффициентом пропускания выполнен в виде плоскопараллельной пластины, состоящей из трех деталей: клина 16 из поглощающего материала (например, НС-10), клина 17 из бесцветного оптического стекла и плоскопараллельной пластинки 18 заданного цветового тона. Поглощение света является функцией расстояния от концов клина 16 из поглощающего материала. Цветовой тон элемента определяется цветовым тоном плоско- параллельной пластинки 18. Клин 19 из бесцветного стекла и клин 2CJ из цветного оптического стека того же цветового тона, что и пластинка 18, составляют элемент 21. Чистота цвета элемента 2I изменяется в направлении, перпендикулярном его боковым кромкам, в соответствии с изменением расстояния от онцов клина 20. Визуализирующая диафрагма работает следующим образом. 5 Ее устанавливают в фокальной плос кости теневого прибора так, чтобы изображение осветительной диафрагмы, построенное неотклоненными лучами, совместилось с изотропным элементом 13. Плоскость изображения окрашивается в цветовой тон фильтра изотропного элемента. Лучи света, отклоненные в объекте исследования, строят изображение осветительной диафрагмы за пределами изотропного элемента визуализирующей диафрагмы. При попадании его на один из элементов 1, 3, 5, 8, 10, 12 смещение изображения осветительной диафрагмы в пределах одного элемента сопровождается изменением яркости в изображе нии объекта исследования. Смещение изображения осветительно диафрагмы в пределах элементов. 2,4, 6, 7, 9, 11 сопровождается изменени чистоты цвета. Когда изображение осветительной диафрагмы смещается на элементы другого цветового тона, в изображении объекта исследования Изменяется цветовой тон. Таким образом, при использовании данной визуализирующей диафрагмы составляющая углового отклонения све в объекте исследования в направлении перпендикулярном боковым кромкам ее элементов,-кодируется цветовым тоном, чистотой цвета и яркостью. Визуализирующая диафрагма позволяет расширить класс объектов, которые могут быть исследованы, и класс источников света, которые могут использоваться при съемке. Исследование данной визуализирующей диафрагмы позволяет получить информацию не только о составляющей отклонения -света в о&ьекте иссле дования, отклоняющем лучи света преимущественно в одном направлении, но и в объектах исследования, отклоняющих свет в нескольких направлениях. Это расширяет класс объектов, который может быть изучен. Применение визуализирукнцей диафрагмы с анизотропными элементами позволяет не только уменьшить высоту щелевого источника света, но исполь96зовать при съемке точечный источник света. Менее жесткие требования протяженности источника света позвокляют расширить тип источников света, пригодных для проведения съемки. Оказьшается возможным использование как серийно выпускаемых ксеноновых и ртутных ламп высокого давления непрерьшного свечения, так и шаровых им-пульсных ламп, тело свечения которых составляет несколько миллиметров.. Уменьшение протяженности тела свечения не сказывается на чувствительности теневого прибора, в котором используется визуализирунмцая диафрагма с. анизотропными элементами, так как чувствительность зависит от закона, по которому изменяются свойства элементов (коэффициент прозрачности, чистота цвета). Качество же изображения улучшается за счет уменьшения аберрации оптической системы прибора . Формула изобретения . Многоцветная линейная визуализирующая диафрагма теневого прибора состоящая из центрального и расположенных симметрично относительно него боковых элементов разных цветовых тонов, отличающая ся тем, что, с целью р&сширения класса объектов исследования, боковые элементы каждого цветового тона являются анизотропными в направлении от оси симметрии диафрагмы к боковым элементам и состоят из двух.частей, одна из которых имеет монотонно изменяющийся коэффициент пропускания, а другая - монотонно изменяющуюся чистоту цвета. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Саламандра Г. Д. Фотографические методы исследования быстропротекающих процессов. М., Наука, 1974, с.28. 2.Авторское свидетельство СССР по -заявке № 2634597, кл. G 02 В 27/38, 1978 (прототип).

15