Оптический прибор для исследования прозрачных неоднородностей Советский патент 1981 года по МПК G01N21/45 

I

Изобретение относится к оптическому приборостроению, предназначено для использования при изучении нестационарных процессов и может найти применение при определении параметров прозрачных неоднородностей (газовый поток, плазма, стекло и т.д.) посредством измерения углов отклонения лучей, прошед ших через неоднородность.

По основному а ВТ. св. Н° 75В043. известен оптический прибор для исследования прозрачных неоднородностей, содержащий осветитель с источником света и конденсорной системой, входную щель, объектив коллиматора, камеру с исследуемой неодноррдностью, объектив приемной части, визуализирующую диафрагму в виде ножа Фуко и блок регистрации теневой картины, состоящей из фотографического объектива и приемника. Перед входной щелью и позади визуализирующей диафрагмы введены, соответственно, входНОИ и рыходной отражательные призменные блоки из четырех .прямоугольных призм каждый, катетные грани которых образуют прямоугольник, центры которого совмещены с оптической осью, а его плоскость перпенди- кулярна к ней, зеркальные гипотенузные грани обращены в сторону объективов и развернуты по отношению к одноименным граням соседних призм на угол

10 90, в плоскости входной щели установлена дополнительная щель, источники света в осветителе расположены на зеркальных отображениях оптической оси входным призменным блоком с возtsможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси, а в плоскости визуализирующей диафрз - мы помещены вспомогательные ножи Фуко, перекрывающие изображения источ20ников света, образуемые объективом приемной части l.

Однако известный оптический прибор не обеспечивает необходимую точность измерений при определении мгновенных значений параметров нестационарных и быстроизменяюдихся неоднородностей, например газовых течений, возникающих при взаимодействии ударной волны с моделями. Это обусловлено тем, что такого типа неоднородности отклоняют лучи в различных направлениях, а известный оптический прибор позволяет измерять углы отклонения световых лучей только в одном направлении, а именно в направлении, перпендикулярном общему направлению входных щелей (и ножей Фуко) прибора. В направлении, параллельном входным щелям, известный оптический прибор нечувст вителен. Поэтому при произвольных от клонениях лучей неоднородностью известный прибор измеряет только величину составлявдей угла отклонения на это направление, что не позволяет с достаточной точностью определить параметры и структуру неоднородности. Целью изобретения является повышение точности измерений при определении мгновенных значений параметров неоднородностей, отклоняющих световы лучи в произвольных направлениях,, Поставленная цель достигается тем что в оптическом приборе для исследо вания прозрачных неоднородностей дополнительная входная щель и вспомога тельные ножи 0:)iKO снабжены дополнительно блоком, синхронного поворота с возможностью их наклона на угол 90 в плоскостях, перпендику лярных оптической оси прибора, приче один выход блока синхронного поворот связан с дополнительной входной щель другой - со вспомогательными ножами Фуко. На чертеже -представлена схема опт ческого прибора для исследования про зрачных неоднородностей. Прибор состоит из осветителя, включающего источники света 1-4 и конденсорные системы . По ходу лу чей от источников света расположен входной отражательный призменный бло Э,, основная 10 и дополнительная 11 входные щели, поворотное зеркало 12, объектив 13 коллиматора, камера с исследуемой неоднородностью И, объектив 15 приемной части, поворотное зеркало 16, основной 17 и вспомогательные 18-20 ножи Фуко, выходной отражательный призменный блок 21. 5лок регистрации теневых картин 9 . 4 включает фотографические объективы 22-25 и приемники 26-29. Входной 9 и выходной 21 отражательные призменные блоки состоят каждый из четырех прямоугольных призм, их катетные грани образуют прямоугольник, центр которого совмещен с оптической осью, а его плоскость перпендикулярна оптической оси; кроме того, в каждом призменном блоке прямоугольные призмы расположены так, что зеркальные гипотенуз ные грани обращены в сторону объективов и развернуты по отношению к одноименным граням соседних призм на угол 90 Источники света 1-if в осветителе установлены на зеркальных отображениях оптической оси входным призменным блоком 9 с возможностью перемещения в плоскости, препендикулярной оптической оси. Для осуществления наклона на угол 90 дополнительной щели 1 1 и вспомогательных ножей Фуко 18 и 20 в плоскости, перпендикулярной.оптической оси прибора, служит блок синхронного поворота 30, один, выход которого связан с дополнительной входной щелью 11, другой - со вспомогательными ножами Фуко 18 и 20, перекрывающими изображение дополнительной входной щели, Оптический прибор работает следующим образом. Источники света 1 ,. расположенные на зеркальных отображениях оптической оси входным призменным блоком 9, конденсорными системами , раздельно фокусируются на основной 10 и дополнительной 11 входных щелях. Дополнительная щель при этом расположена под углом 90 k основной щели. Разворот дополнительной щели на 90 осуществлен синхронно с разворотом пары вспомогательных ножей Фуко 18 и 20 с помощью блока синхронного поворота 30. Каждая из четырех половин входных щелей с помощью поворотного зеркала 12, объективов 13 и 15, поворотного зеркала 16 изображается на соответствующем ноже Фуко 17-20. Выходной отражательный блок 21 направляет световые лучи в блок регистрации теневых картин, включащий в себя фотографические объективы 22-25 и приемники 26-29. Два из этих приемНИКОВ, например 26 и 27 регистрируют теневую картину при экранировании изображений источников света горизонтально .расположенными ножами Фуко 5 IB и 20, a два других (28 и 29) вертикально расположенными ножами Фуко 17 и 19. При исследовании неоднородности 14, отклоняющей световые .лучи в произвольных направлениях, приемники 26 и 27 регистрируют составляющие 6-у отклонения лучей в вертикальном направлении, а приемники 28 и 29 составляющие у отклонения лучей в горизонтальном направлении. По измеренным составляющим величинам отклонения лучей ёу и соответственно в вертикальном и гори зонтальном направлениях вычисляется величина вектора (модуль вектора /ё/) отклонения световых лучей и направление .р (на чертеже не показано) ЭТОГО вектора отклонения относительно горизонтального направ ления: .- . v) , f€;--Ve y € i - IT Использование изобретения позволяет получить более точную информацию о 8елу1чи.не и направлении отклонения лучей, прошедших через исследу емую неоднородность, а это приводит к повышению точности определения параметров и структуры исследуемой неоднородности. -Действительно, при получении мгновенных картин быстропротекающих процессов предлагаемый оптический прибор позволяет, в одном опыте получать одновременно теневые картины, которые несут информацию об отклонениях световых лучей неоднород ностью в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что позволяет находить для заданного момента времени и величину и направление отклонения лучей. При работе же с известным оптическим прибором при этом потреоовалось бы проведение не менее двух опытов, в каждом из которых необходим был, например, поворот неоднородности на 90, А так как воспроизведение подобных быстропротекающих процессов недостаточно хорошее, то и определение мгновенных параметров производится со значительно большей ошибкой, чем при работе с предлагаемым прибором. При измерениях с помощью предлагаемого устройства снижаются также и экономические затраты на исследования за счет сокращения числа проводимых экспериментов при исследовании, например, процессов в ударных трубах. Формула изобретения Оптический прибор для исследования прозрачных неоднородностей по авт.св . №,, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем дополнительная входная щель и вспомогательные ножи Фуко снабжены дополнительно блоком синхронного поворота с возможностью их наклона на угол 90° в плоскостях, перпендикулярных оптической оси прибора, причем один выход блока синхронного поворота связан с дополнительной входной щелью, другой - со вспомогательными ножами Фуко. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 02 В 27/00, 1978 (прототип), ®- гб С