Визуализирующая диафрагма теневого прибора Советский патент 1981 года по МПК G01N21/45 

(54) ВИЗУАЛИЗИРУЮЩАЯ ДИАФРАГМА ТЕНЕВОГО ПРИБОРА

1

.Изобретение относится к приборам ддя исследования оптических нeoд нородностей в прозрачных средах теневым методом и может быть использовано при изучении объектов, отклоняющих проходящие через них лучи света в одном направлении (например, при изучении процессов формирования ударной и детонационной волн при сгорании газообразных смесей в трубах, исследований процессов, идущих в ударных трубах и т.п.).

Известна визуализирующая ма прибора, работающего по схеме Тетшера, выполненная в виде непроз- . рачной пластинки с тщательно изготовленной режущей кромкой. Эта визуализирующая диафрагма известна под названием ножа ФукоСО.

Нож Фуко позволяет получить черно-белое изображение объекта исследования, представляющее совокупность различно освещенных зон на сером

фоне, соответствующем изображению однородной среды.

Однако контрастностьизображения прозрачного объекта исследования, полученного при использовании в качестве визуализирующей диафрагмы ножа Фуко, невелика. Невелик и диапазон измерения прибора, работающего с этой визуализирующей диафрагмой. (Диапазоном измерения называется

10 интервал углов отклонения, в котором каждому значению угла отклонения соответствует определенное изменение освещенности изображения. Иногда вместо углов отклонения говорят

15 о вызванном ими смещении изображения источника ,света в плоскости визу-.ализирующей диафрагмы).

Известна также трехцветная линейная визуализирующая диафрагма тенево20го прибора с щелевой осветительной диафрагмой, выполненная из прямоугольных фильтров трех основных цветов. Она содержит узкий центральный фильтр шириной не менее ширины изображения осветительной диафрагмы и примыкающие к нему два более широких фильтра L2j. Однако диапазон измерения прибора при использовании трехцветного растра невелик. Он равен интервалу угло вых отклонений лучей света в неоднородности, вызывающих смещение изображения осветительной диафрагмы на удвоенную величину ширины цели. При больших отклонениях света в неоднооопности, когда изображение осветительной диафрагмь полностью выходит за пределы центрального фильтра, изменение угла не сопровождается изменением цвета в плоскости изображения. Это не позволяет использовать трехцветную визуализирующую диафрагму для количественных исследований объектов, отклоняющих проходящие через них лучи света на большой угол. Кроме того, прибору присуща ограниченность цветовой гаммы, которая может быть получена с его помощью. Например, если центральный фильтр зеленый, а два боковых, соответственно, красный и синий, то в изображении объекта исследования не могут появиться цвета, обусловленные смещением красного и синего световых потоков, Цель изобретения - увеличение диа пазона измерения прибора и расширение цветовой гаммы в изображении объекта исследования. Поставленная цель достигается тем что в визуализирующей диафрагме те-; невого прибора, содержащей примыкающие друг к другу прямоугольные одноцветные фигуры из фильтров.трех основных цветов, ширйна одной ич которых равна ширине изображения осветительной диафрагмы, к упомянутой од ноцветной фигуре присоединены три двуцветные фигуры, составленные из примыкающих друг к другу по диагонали фильтров, причем цвета смежных фильтров двух соседних фигур одинаковы . На фиг. 1 и 2 представлены вариан ты визуализирующей диафрагмы. Визуализирующая диафрагма (см. фиг.1) выполнена в виде одноцветной прямоугольной фигуры 1, например красной,равной по размеру изображению осветительной диафрагмы, и трех более широких двуцветных фигур 2-4 той же высоты,каждая из которых сос54тавлена из примыкающих по диагонали фильтров 5и6, 7и8, 9и 10 .основных цветов таким образом, что цвета смежных фильтров двух соседних фигур одинаковы. В этом примере фильтр 5 выполнен красным и совпадает по цвету с фильтром 10 и фильтром фигуры 1, зеленый фильтр 6 совпадает по цвету с фильтром 7, синий фильтр 8 совпадает по цвету с фильтром 9. Ширину фигур выбирают в соответствии с заданным диапазоном измерения . Визуализирующая диафрагма работает следующим образом; В отсутствии объекта исследования ее устанавливают в фокальной плоскости основного объектива приемной части теневого прибора так, чтобы изображение осветительной диафрагмы совпало с фигурой 1 визуапнзирзпоЩей диафрагмы. Плоскость изображения окрашивается в цвет фильтра этой фигуры. При принятом в примере порядКЕ следования цветов плоскость изображения окрашивается в красный цвет. Лучи света, проходящие через неоднородную среду, строят смещённые изображения осветительной диафрагмы. Смещение изображения диафрагмы в пределах фигуры 2 приводит к появлению в изображении объекта исследования всех оттенков оранжевого, затем желтого цвета (при равенстве световых потоков, проходящих через красный и зеленыйфильтры), желто-зеленого цвета, и , наконец, зеленого цвета, когда изображение осветительной диафрагмы попадает на границу фигур 2 и 3 . Смещение изображения осветительной диафрагмы в пределах фигуры 3 позволяет получить в изображении объг; екта исследования гамму цветов, обусловленную смешением в разных долях световых потоков, проходящих через зеленый 7 и синий 8 фильтры. Появляются зелено-синие цвета разных оттенков, голубой (при смещении светоп. вых потоков в равных долях) и все оттенки сине-зеленых цветов. Смещение изображения осветительной дйа)фрагмы на границу фигур ЗиЛ влечет за собой появление в плоскости изображения синего цвета. Цветовая гамма в изображении объекта исследования дополняется все- ми оттенками фиолетового и пурпурного цветов при смещении изображения осветительной диафрагмы в пределах фигуры 4 визуализирующей диафрагмы. Второй вариант визуализирующей д афрагмы изображен на фиг. 2. Фильтры 5-10 основных цветов сгруппиро- ваны в фигуры 2- 4 прямЬугольндйфо мы, так, что их границы раздела являются высотами одноцветных треугол ников . Примыкают они к одноцветной фигуре 1, ширина которой равняется ширине изображения осветительной диафрагмы. Работает визуализирующая диафраг ма так же, как и предыдущая. Диапазон измерения теневого прибора при использовании предлагаемой визуализирующей диафрагмы определяется интервалом углов отклонения, вызывающих смещение изображения осветительной диафрагмы в преде лах цветных элементов визуализирующей диафрагмы. Он значительно боль.ше, чем при использовании известной диафрагмы. Если при использовании и вестной диафрагмы диапазон измерения прибора ограничйвается смещением изображения осветительной диаф рагмы на удвоенную ширину изображения осветительной диафрагмы (на удвоенную ширину центрального фильтра то при использовании предлагаемой диафрагмы смещение изображения осве тительной диафрагмы в пределах всех четырех фигур визуализирующей диафрагмы сопровождается изменением цве та в изображении объекта исследования. Цветовая гамма в изображении объ екта исследования при использовании 56 предлагаемой визуализирующей диафрагмы расширяется за счет того что она разрешает использовать три различных сочетания световых потоков. При использовании известной диафрагмы используется только два сочетания. Формула изобретения Визуализирующая диафрагма теневого прибора, содержащая примыкающие друг к другу прямоугольные одноцветные фигуры из фильтров трех основных цветов, ширина одной из которых равна ширине изображения ос- ветительной диафрагмьг, отличающ а я с я тем, что, с целью увеличения диапазона измерения прибора и расширения цветовой гаммы в изображении Объекта исследования, к упомянутой одноцветной фигуре присоединены три двуцветные фигуры, составленные из примыкающих друг к другу по диагонали фильтров, причем цвета смежных фильтров двух соседних фигур одинаковы. Источники информации. принятые во внимание при экспертизе i.Саламандра Г. Д.. Фотографические методы исследования быстропротекакшщх процессов. Н4ука, 1954, с. 17. 2. L.L. Smith, J.H, Waddell. Technigues of color schlieren. 9 i tcrnational congress on high-speed photograhy, Colorado 1970, SMPTE, Preprint, 86 (прототип).

u.

4 /Г

г 3

ГГ

8

//