Устройство для исследования модели подводного светового поля (его варианты) Советский патент 1982 года по МПК G01N21/21 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДЕЛИ . ПОДВОДНОГО СВЕТОВОГО ПОЛЯ (ЕГО Изобретение относится к исследованию гидрооптических характеристик воды, преимущественно морской, в зависимости от концентрации биогенных элементов как в растворенном ви де, так и во взвесях, и может быть использовано в медико-бирлогических областях, в пищевой и нефтехимической, промышленности. Известны устройства для проведения исследований процессов рассеяни света от искусственных источников в воде как сложной в биологическом, химическом и. физическом аспектах системы 1. Наиболее близким техническим реш нием является лабораторный стоксполяриметр для исследования подвод ного светового поля, содержащий опт .чески связанные источник света, емкость с иллюминаторами, заполняемую исследуемой жидкостью, анализатор светового луча, состоящий из объектива и поляроида, установленного с возможностью вращаться вокруг оси светового луча, и фотоэлектрический умножительС2. К недостаткам можно отнести отсутствие возможности получения углового и пространственного распреВАРИАНТЫ) деления параметров Стокса рассеянного подводного светового поля. Целью изобретения является получение более полной информации об исследуемом объекте. . Поставленная цель достигается тем, что устройство для исследования модели подводного светового поля, содержащее оптически связанные источник .света, емкость с иллюминаторами, заполняемую исследуемой жидкостью/ анализатор светового луча, состоящий из объектива и поляроида, установленного с возможностью вращения вокруг продольной оси светового луча, и фотоэлектрический умножитель, снабжено втулкой, вмонтированной в один из иллюминаторов, поляризационным фильтром, размещенным во втулке, фазовой пластиной, установленной между объективом и пЬляроидом с возможностью вращения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, светофильт-ч ром, установленным на выходе анализатора светового луча перед фотоэлектрическим умножителем,при этом емкость, заполняемая исследуемой жидкостью, выполнена в виде куба, а ил.томинаторы расположены по одному в центре каждой грани и каждого ребра таким образом, что оси, проходящие через центр иллюминаторов, пересекаются в центре куба, а угол между двумя соседними осями, лежащими в одной плоскости, составляет 45. В другом варианте емкость, заполняемая исследуемой жидкостью, выполнена в виде сферы, а иллюминаторы расположены на поверхности сфе ры в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, причем угловое расстояние между двумя соседними иллюминаторами, лежащими в одной плос кости, одинаково. На фиг. 1 приведено устройство, общий вид; на фиг. 2 - емкость для исследуемой жидкости в виде куба, на фиг. 3 - то же,в виде сферы. Устройство для исследования моде ли подводного светового поля содерж емкость 1, заполняемую исследуемой жидкостью, выполненную в виде куба с иллюминаторами 2, расположенными в трех взаимно перпендикулярных плоскостях под углом 45 друг .к дру гу в каждой плоскости, т.е. по одному в центре каждой грани и на каж дом ребре. В иллюминаторах установлены резьбовые втулки 3, на свободных концах которых, кроме одной, смонтирован источник света 4, размещенный в кожухе 5, в котором встр ена кассета б для установки поляризационного фильтра. На одну из втулок 3 насажен объе тив 7с регулируемой диафрагмой 8. В тубусе объектива установлена полая полуось 9 камеры 10, в которой размещена фазова пластинка 11, например кварцевая, обрамленная в рам ку 12, смонтированной на вертикальном валу 13. Второй полуосью камера 10 введена в патрон 14, в которо установлен поляроид 15. Патрон 14, в свою очередь, введен в неподвижную переходную втулку 16, выполненную кассетой 17 для установки свето фильтров 18. С противоположного кон ца в переходную втулку 16 введен ту бус 19 фотоэлектрического умножител камера 10 выполнена с двумя коль цевыми шкалами 20 и 21, первая из которых позволяет регистрировать по ложение фазовой пластинки 11 в гори зонтальной, а вторая - в вертикальной плоскости. Переходная втулка 16 также снабжена кольцевой шкалой 22, позволяющей регистрировать положение поляроида 15. .Емкость 1, заполняемая исследуемой жидкостью, дополнительно снабже на патрубком 23 для заливки исследуемой жидкости, патрубком 24 для выпуска воздуха и сливным патруб.ком 25. Во втором варианте устройство выполнено аналогично, при наличии всех перечисленных в первом варианте устройстве узлов и элементов, но при этом емкость 1, заполняемая исследуемой жидкостью, выполнена в виде сферы с иллюминаторами, расположенными на равном расстоянии один от другого, например, через 45°, ЗО и т.д. (фиг.З). Устройство работает следующим образом. В емкость 1 заполняют исследуемую жидкость. В кассету 6 в -кожухе 5 .вставляют рамку без поляризацио.нного филътоа. Оси пропускания фазовой пластинки 11 и поляроида 15 устанавливают под о, включают источник света 4 и с помощью ФЭУ 19 измеряют интенсивность рассеянной радиации ,, прошедшей через набранную комбинацию поляризационных фильтров. Затем устанавливают оси пропускания фазовой пластинки и поляроида под углом 90° и измеряют интенсивность рассеянной радиации 1 . Затем оси устанавливают под 45° и измеряют интенсивность 1 ,.И;наконец, ось пропускания фазовой пластинки устанавливают под углом , а ось поляроида - под углом и измеряют интенсивность 4 . Из четырех измерений определяют вектор Стокса: S Ц + 2. Sj- 2 Ц - S Si. 1-1 - 4. 54. 2)4 - s где S, S, 83, S - параметры Стокса. Эти четыре пар аметра полностью определяют состояние светового излучения. Первый параметр S характеризует энергию поля, S - поляризацию под углом 0°, Sj - поляризацию под углом 45Р , 84- круговую правоциркулярную поляризацию. .Для понимания внутренних причин, обусловленных состоянием жидкости, вызывающих то или иное изменение поля в ней, необходимо иметь данные об оптических характеристиках самой жидкости. Последние зависят, от свойств растворенных и взвешенных в ней веществ, имеющих определенное биологическое или теригенное происхождение . Оптическую характеристику свойств жидкости дает матрица рассеяния: V п н D I 11 °1г гг Z4 UM dji dj, d,4 ,(14-, d4id4,d44 где d. 4 ; S; - параметр Стокса, выходящего исследуемого луча света; М,- интенсивность света. Для определения матрицы рассеяния в кассету б вставляет рс1мку с поляризационным фильтром, а оси пропускания oL и g фазовой пластинки и поляроида устанавливают поочередно таким же образом, как при определет нии параметров Стокса, и определяют S,, .. Таким .образом, включая поочередно. или одновременно источники света 4, измеряют параметры Стокса и матрицу рассеяния, которые дают достаточно полную характеристику под- . водного светового поля. Выполнение емкости 1, заполняемой исследуемой жидкостью, в виде сферы имеет преимущество перед кубической формой и в том, что в сфере можно расположить иллюминаторы под Любым углом в различных плоскостях, например 10, 15, 30, 45 и др. Кроме того, в сфере источники света расположены на равном рассто нии от центра, что создает лучшие условия для проведения исследова ния. Чтобы устранить этот недостат в емкости кубической формы, втулки 3 с источниками света выполнены с резьбой с тем, чтобы регулироват расстояние источников до центра емкости. Формула изобретени.я 1. Устройство для исследования модели подводногосветового поля, содержащее оптически связанные источник света, емкость с иллюминаторами, заполняемую исследуемой жидкостью/ анализатор светового луча, состоящий из объектива и поляроида, установленного с возкюжностью вращения вокруг оси светового луча, и фотоэлектрический умножител отлич ающееся тем, что, с целью получения более полной информации об исследуемом объекте, оно снабжено втулкой, вмонтированно в один из иллюминаторов, поляриза ционным фильтром, размещенным во вт ке, фазовой пластиной, установленно между объективом и поляроидом с ВРЭ можн.остью вращения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, светофильтром, установленным на выходе анализатора светового луча перед.фо электрическим умножителем, при этом емкость, заполняемая исследуемой жидкостью, выполнена в виде куба, а иллюминаторы расположены по одному в центре каждой грани и каждого ребра таким образом, что оси, проходящие через центры иллюминаторов, пересекаются в центре куба, а угол между двумя соседними осями, лежащими в одной плоскости, составляет 45.. 2. Устройство для исследования модели подводного светового поля, содержащее оптически связанные источник света, емкость с иллюминаторами, заполняемую исследуемой жидкостью, анализатор светового луча, состоящий из. объектива и поляроида, установленного с возможностью вращения вокруг оси светового луча, и фотоэлектрический умножитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения более полной информации об исследуемом объекте, оно снабженовтулкой вмонтированной в один из иллюминаторов, поляризационным фильтром, размещенным во втулке, фазовой пластиной, установленной между объективом и поляроидом с возможностью вращения в двух взаимно церпендикулярных плоскостях,- светофильтром, установленным на выходе анализатора светового луча перед фсртоэлектрическим умножителем, при этом емкость, заполняемая исследуемой жидкостью, выполнена в виде сферы, а иллюминаторы расположены на поверхности сферы в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, причем угловое расстояние между двумя соседними иллюминаторами, лежащими в одной плоскости, одинаково. : источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Полутов А.И. Применение поляризованного излучения на промысле кальмаров.- Рыбное хозяйство, 1976. 2.Исследование информационных характеристик световых полей в промьпяленном рыболовстве. - Отчет Тихоокеанского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии.Владивосток,1978, 76080597, c.ll.

Фиг. 2

(Pl/f.3