Многоцветная визуализирующая диафрагма (варианты) Советский патент 1981 года по МПК G01N21/45 

I

Изобретение относится к приборам для исследования оптических неоднородностей в прозрачных средах теневым методом и может быть исполь-. зовано при изучении обтекания тел высокотемпературным газовым потоком, исследовании взрывных процессов, изучении взаимодействия сильных уд)а рных волн и т.п. .

Известна визуапизирзпощая диафрагма, выполненная в виде плотно прилегающих друг к другу прямоугольных фильтров контрастирующих цв& тов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является диафг рагма, выполненная в виде круга, различные сектора-которого представляют собой фотометрические клинья контрастирующих цветовых тонов с MOHOTJOHно изменяющимся по радиусу коэффициентом пропускания. В центре диафрагмы имеется фигура в виде круга с постоянным коэффициентом пропускания, по

площади равная изображению круглой осветительной диафрагмы, в сочетании с которой используется визуализирующая диафрагма 23.

Визуализирующую диафрагму устанавливают в фокальной плоскости объектива приемной, части теневого прибора.

Она работает следующим образом.

До тех пор, пока исследуемая сре10да однородна, плоскость изображения окращивается в цвет фильтра центральной фигуры визуализирующей диаф-рагмы, с которой совмещено изображение источника света. Появление в по15ле зрения прозрачной неоднородности приводит к отклонению проходящих через нее лучей. лучей света, вышедших из неоднородности под определенным углом, строит изображение

20 источника света, смещенное относительно центральной фигуры визуализй рующей диафрагмы. При этом цветовой тон и яркость изображения областей неоднородности, через которые проходят лучи, зависит от того, на какую часть визуализирующей диaфpaг ы попа дает изображение источника света, построенное отклоненными лучами. Таким образом, цветовой тон характеризует направление отклонения лучей, яркость - величину углового отклонения. Чувствительность схемы при исполь зовании визуализирующей диафрагмы с изменяющимся по радиусу коэффициент том пропускания зависит от закона, по которому ослабляется световой поток, проходя1ций через нее. Послед1ШЙ определяется формой поверхностей вращения, используемых для создания фотометрического клина, и характерис тикой поглощающего материала.- Обычно кольцевой фотометрический клин из 1отовляют из склееннь1х между собой плоско-вогнутой и плоско-выпуклой линз из поглощающего и бесцветного стекол. (Создание двух полированных деталей с идеально прилегакщиьш друг к другу криволинейными поверхнЪстями, отличными от сферических, не тол ко значительно сложнее, но и требует специального оборудования). В фотометрическом клине, образованном сфери ческими поверхностями радиуса R , изменение толщины поглощающего слоя по радиусу г задается выражением : a-c,, где Эд - минимальная толщина поглощающего слоя. Чувствительность теневого прибора при использовании визуализирующей диафрагмы с фотометрическим клином заданной толщины, созданным на базе сферических поверхностей, возрастает по мере увеличения отклонения света в неоднородности. Сравнительно невысокая чувствительность в области ма лых углов отклонения делает невозможной одновременную регистрацию сильных и слабых оптических неоднородностей, что, естественно, сужает область применения известной визуализирующей диа рагмы. Другим недостатком является невозможность независимо менять чувствительность и диапазон измерения тенево го прибора, в котором используется из вестная визуализирующая диафрагма. Диапазон измерения; растет с pocтo f радиуса сферических поверхностей, а чувствительность ПРИ этом паДает. 24 При использовании такой визуализирующей диафрагмы нельзя в одном эксперименте осуществлять регистрацию отклонения света в объекте исследования с различной чувствительностью в зависимости от направления, в котором отклоняются лучи света. Последнее особенно важно при исследовании сложных npdi(eccoB, сопровождающихся образованием областей разрежения и сжатия. Их дешифровка облегчается. (Появляется возможность зарегистрировать интересующие экспериментатора детали процесса, одновременно ослабив фон, созданный менее интересными его деталями). Цель изобретения - увеличение чувствительности при сохранении диапазона измерения. Поставленная цель достигается тем, что в многоцветной визуализирующей диафрагме теневого прибора, выполненной в виде секторов контрастирующих цветовых тонов, каждый из секторов составлен из примыкающих друг к другу участков колец с дискретно изменяющейся от центра к периферии чистотой цвета, причем число их не превышает число пороговых различий чистоты цвета для выбранных цветовых тонов. Вариантом изобретения является многоцветная визуализирующая диафрагма теневого прибора, выполненная в виде секторов контрастирующих цветовых TUHOB, в которой, с целью увеличения чувствительности при сохранении диапазона измерений и упрощения .технологии .изготовления, диафрагма выполнена в виде вписанного в круг правильного многоугольника, а каждый, из образовавшихся треугольников составлен из примьжающих друг к другу элементов с дискретно изменяющейся от центра к периферии чистотой цвета, причем стороны указанных элементов па раллёльны сторонам многоугольника. На фиг. 1-3 представлены варианты визуализируницей диафрагмы. Визуализирукицая диафрагма (см. фиг. 1) выполнена в виде круга, каждый из. секторов 1-6 контрастирующих дветовых тонов которого составлен из участков колец 7-11 с дискретно изменяющейся от центра к периферии чистотой цвета, а в центре визуализирующей диафрагмы имеется фигура 12 в виде круга диаметром не менее диаметра осветительной диафрагмы, цветовой тон которой отличен от цветовых тонов секторов. Визуализирующая диафрагма работае следующим образом. ,В отсутствии объекта исследования ее устанавливанэт в фокальной плоскости основного объектива теневого прибора так, чтобы изображение осветительной диафрагмы совпало с ее центральной фигурой 12. Плоскость изображения окрашивается в цвет цент ральной фигуры визуализирующей диаф рагмы. Лучи света, проходящие через неоднородную среду, строят смещенные изображения осветительной диафрагг мы. Смещение изображения в пределах одного сектора, например 3, от центра круга к его периферии сопровождается изменением чистоты цвета. Изображение участков оптически неоднород itofl среды, вызывающих смещение изображения осветительной диафрагмы, напрЮ1ер на элемент 8, окрашивается цветовой тон сектора 3. Это позволяет определить направление, в кото -ром отклоняются лучи. По чистоте ц1вё та элемента 8 определяют величину уг ла. Таким образом, в предлагаемой визуализирующей диафрагме величина уг ла определяется по чистоте цвета, ко торая задается элементами с дискрет но изменякицейся чистотой цвета, причем чистоту цвета можно менять по лю бому заданному закону в зависимости от характера исследуемого объекта:. Чувствительность .теневого прибора, работакяцего с визуализирующей диафрагмой, определяется шириной элементов 7-II. В отличие от известной она может сохраняться неизменной во всем диапазоне измерения. Второй вариант визуализирующей диафрагмы (см. фиг.2 ) обеспечивает разную чувствительность теневого прибора при измерении угловых отклонений лучей света в различных направ лега1ях. Каяздый .мз секторов в зави .симости от цветового тона содержит различное количество элементов Г. Увеличение чувствительности измер НИН обеспечивается за счет уменьще-. ния ширины кольцевых элементов с дискретно измёняимцейся чистотой цве,та. При выборе фильтров для создания визуализирующей диафрагмы следует иметь в виду, что человеческий глаз может различать около 150 цветовых 2 тонов. Числа же пороговых различий чистоты цвета зависят от цветового .тона. Красных-цветностей, например,, глаз может различать около 25, синих - около 22, желто-зеленых около 13. Более простой в изготовлении вариант визуализирующей диафрагмы (см. фиг.З), выполнен в виде выпуклого многоугольника, составленного из треугольных фигур 13-18 контрастирующих цветовых тонов с общей вершиной в центре многоугольника. Каждая из этих фигур составлена из плотно прилегающих друг к другу основаниями трапецевидных элементов 19 и 20, треугольного элемента 21 одного и того же цветового тона, но различной чистоты цвета. Таким образом, предлагаемая визуая лизирующая диафрагма увеличивает чувствительность при сохранении диапазона измерения. Формула изобретения 1.Многоцветная визуализирукщая диафрагма теневого прибора, выполнен нал в виде секторов контрастирующих цветовых тонов, отлячающаяс я тем, что, с целью ув вличения чувствительности при сохранении диапазона измерения, каждый из секторов составлен из примыкающих друг к другу участков колец с дискретно изменякицейся от центра к периферии чистотой цвета, причем число их не превышает числа пороговых различий чистоты цвета для выбранных цветовых тонов. 2.Многоцветная визуализирунмцая афрагма теневого прибора (вариант), выполненная в виде секторов контрастирующих цветовых тонов, отличающаяся тем, что, с целью увеличения чувствительности при сохранении диапазона измерений и упрощения технологии изготовления, диафрагма выполнена в виде вписанного в круг правильного многоугольниTva, а каждый из образовавшихся треугольников составлен из примыканяцих друг к другу элементов с дискретно изменякщейся от центра к периферии чистотой цвета, причем стороны указанных элем ентов параллельны сторонам многоугольника.

Источники инофрмацш1| принятые во внимание при экспертизе

1. Саламандра Г. Д. Фотографические методы исследования быстропро- s

текающих процессов. М., Наука, 1974, с. 28.

2. Авторское свидетельство СССР 9 525911, кл. G 01 В 27/38, 1976 (прототип).

3. J.