Устройство для измерения фактической площади контакта Советский патент 1982 года по МПК G01B11/28 

Устройство срдержит излучатель 1 акустических волн, например пьезоэлектрический, эталонный образец 2, на одной из сторон которого установлен излучатель 1, а противоположная сторона предназначена) для установки контролируемого изделия 3, приемник акустических волн, выполненный в виде интерференционного блока, содер1жащего последовательно установленные источник 4 оптического излучения, размещенный на поверхности эталонного образца 2 со стороны контролируемого изделия 3, волноводный двухлучв вой интерферометр, включающий делитель волноводного пучка, в виде дифракционной решетки 5, полупрозрачную волноводную дифракционную решетку 6 отражательные волноводные дифракцион ные решетки 7 и В, оптический погло титель 9 и фотоприемник 10, Позициями 11 и 12 обозначены измерительное и опорное плечи интерферометра соответственнсз. Устройство также содержи волновод 13, защитное покрытие 14, генератор 15 акустических волн и кон рольный -обЬазец 16. Выход генератора 15 акустических волн электрически связан с изл чателем 1. Выходной сигнал с фо4- приемника 10 поступает в блок обрг.еагки сигналов (не показан ). Устройство работает следующим образом. / Йри отсутствии на поверхности эталонного образца 2 контролируемого издели - 3 и контрольного образца 16 акустк лвские волны, возбуждаемйе пьезоэлектрическим излучателем 1, подключенным к генератору 15, полностью отражаются от свободной поверхности защитного покрытия 14 волновода 13, 1В результате чего в эталонном образце 2 образуются стоячие акустические волны. Оптический волново ц 13 представляет собой онкую диэлектрическую прозрачную пленку с показателем преломления, большим показателем преломления окружающих сред (покрытия 14 и образца 2Jt Тол(цина защитного покрытия 14 выбрана так, чтобы оптическая волна не проникала в окружающую среду, т.е. в контролируемое изделие 3 и контрольный образец 16. Полная толщина оптического волновода fi , (эффективная толщина) составляет величину порядка длииы оптической волны.При длина акустической волны) оптическая волноводная волна распро страняется в области узла стоячей акустической волны, т.е. в области, где оптические свойства среды не из меняются под-.дейс вием акустической волны в режиме стоячих волн. При этом опорный и сигнальный оптически волноводные пучки практически не изменяют своих параметров. Если над зоной прохождения сигнального оптического волноводного пучка установить на поверхности защитного покрытия 14 контролируемое изделие 3 и привести его в контакт с эталонным образцом в области акустического столба, создаваемого излучателем 1, то акустические волны будут проходить через зону контакта в контролируемое изделие 3 и режим стоячих акустических.ВОЛН в образце 2 будет меняться на режим бегущих волн.в этом случае показатель преломления среды волновода на участке измерительного плеча 11 будет претерпевать изменение на величину jfi пропорциональную мощности акустических волн, а сигнальный оптический волноводный пучок - изменение фазы k-an.L где L - ширина акустического сголба, k - волновое число. Совмещение сигнального и опорного волноводных пучков осуществляется при помощи оптических волноводных дифракционных решеток 5-8. На выходе фотоприемника 10 образуется пропорциональный д сигнал, характеризующий фактическую площадь контакта с контролируемого изделия 3 с образцом 2. При установке контрольного образца 16 аналогичнвлм образом происходят изменения фазы оптического волноводного пучка в опорном плече 12. В этом случае сигнал на выходе фотоприемника характеризует отклонение фактических площадей контакта с образцом 2 контролируемого изделия 3 и контрольного образца 16. Оптический поглотитель 9 служит для уменьшения засветки фотоприемника 10 рассеянным изучением. Точность измерения ФОК поверхности повышается за счет того, что акустооптическое взаимодействие происходит с той частью акустической волны, которая действительно проходит через фактический контакт и р&ссеивается на,нем, что достигается выполнением приемника акустических волн в виде интерференционного блока, включающего волноводный двухлучевой интерферометр. Установка контрольного образца позволяет избежать ошибки в измерениях при использовании низкой акустической частоты. В этом случае |Эффективная толщина оптического Ь9лновода не отвечает неравенству и э-то приводит к тому, что в режиме стоячей акустической волны нельзя пре:небрегать ее воздействием на волноводный пучок. Использование контрольного образца позволяет проводить сравнительный анализ ФПК контролируемых образцов. Таким образом, выполнение приемника акустических волн в виде интерференционного блока,, установленного

описанным образом,позволяет повысить точность измерений вследствие более полной регистрации энергии проходящих через зону контакта ультразвуковых волн.

Формула изобретения

Устройство для измерения фактической площсши контакта, содержащее из- 10 лучатель акустических волн, эталонный образец , на одной из сторон которого установлен излучатель, а противоположная сторона предназначена для установки контролируемого изделия, и $ 5 приемник акустических волн, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности tизмерения,приемник

выполнен в виде интерференционного блока, содержимого последовательно установлённые источник оптического излучения, размещенный на поверхности эталонного образца со стороны контролируемого изделия волноводный двухлучевой интерферометр и фотоприемыик, а размеры излучателя выбраны из условия обеспечения пересечения акустическими волнами опорного и измерительного плеч интерферометра.

Источники .информации ттринятыё во внимание при экспертизе

1.Трение,изнашивание и сиазка. Справочник.Кн.1.М.,Машиностроение, 1978,с, 41-42.

2.Белый В.А.Трение и взнос в материалах на основе полимеров. Минск, Наука и техника71976,с.95-100 1рототип

; , сА гЬ /0

«V&/