DE1622500A1 - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von phaenomenen, welche auf optischen wegaenderungen beruhen - Google Patents

Description

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A 2o43

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OFFICE UATIOHAL D¹ETUDES BT DE REOHERCHES AERO SPAT IALES-O. N. E. H. A.

29/3o, Avenue de la Division-LEGLERG CHATILLON-sous-BAGEBUXCSeine) / Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Phänomenen, welche auf optischen Wegänderungen beruhen

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Untersuchung von Organen oder Phänomenen, welche optische Wegänderungen in Erscheinung treten lassen. Die Erfindung beruht darauf, daß ein

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durch das erwähnte Organ öder Phänomen beeinflußtes Strahlenbündel teilweise abgedeckt oder abgedunkelt und die Helligkeitsverteilung des nicht abgedunkelten Bündelabachnittefl analysiert wird.

Bei einem, derartigen Verfahren oder einer derartigen Vorrichtung, welche man bisweilen als "strioskapiseh" ("Schlierenmethode¹¹, "Sehlierenapparat") bezeichnet, wird ein ein Bild vermittelndes Bündel durch eine undurchlässige Fläche oder Sohneide teilweise abgedeckt. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung dienen der Beobachtung von Phänomenen, bei welchen optische Wegunterschiede auftreten, welche sich ihrerseits in Ablenkungen von Lichtstrahlen übersetzen. Man könnte in diesem Zusammenhang nennen: Die Prüfung oder Eontrolle von Spiegeln, wobei die optischen Wegunterschiede von Unvollkommenheiten der Spiegelfläche herrühren; Strömungsuntersuchungen flüssiger oder gasförmiger Körper, beispielsweise in einem Wind- oder anderen Strömungskanal in der Nähe eines in eine Strömung eingetauchten Modelies, wobei die optischen Wegunterschiede in diesem Falle auf Variationen des Brechungsindex infolge Druckänderungen zurückgehen; etc.

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ORIGINAL INSPECTED

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Bisher lieferte die Strioskopie vor allem qualitative Resultate, welche aus der Betrachtung der Fotografien von Objekten, wie Spiegel oder anderer Untersuchungsinedien, stammten« Diese Fotografien zeigen Farbtonänderung (in Schwarz und Weiß oder in Farben), aus welchen man mit Bezug auf das zu analysierende Phänomen bestimmte Informationen gewinnt.

Es ist relativ schwierig und in jedem Falle langwierig und kompliziert, auf diese Weise quantitative Ergebnisse zu erzielen, was jedoch in zahlreichen Anwendungsfällen sehr erwünscht wäre. Die bisher vorgeschlagenen Methoden erfordern langwierige Vorbereitungen und Operationen und stellen an die subjektive*Geschicklichkeit der Person, welche die Untersuchung ausführt, beträchtliche Anforderungen. Zu derartigen Methoden gehören beispielsweise das Zuhilfenehmen einer Farbskala oder die fotografische Sensitometric oder die Messung des Schwärzungsgrades auf einem fotografischen Bild in dessen verschiedenen Punkten, um hieraus auf Abweichungen der Lichtstrahlen zu schließen. Der lange Zeitraum, welcher zwischen dem Auftreten des zu untersuchenden Phänomens'und dem Augenblick, wo die Untersujöhungsresultate bekannt werden, verstreicht, vermindert häufig das Interesse an diesen Methoden oder läßt diese Methoden von vornherein uninteressant erscheinen.

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Die Erfindung ist durch, nachstehende Merkmale, und zwar einzeln oder in Kombination, gekennzeichnet:

1. Die strioskopische Analyse des Objektes oder des Mediums erfolgt anhand von Linien oder Scheiben;

2. die Linien oder Scheiben verlaufen gerade und parallel; 3· die Linien, oder Ausschnitte sind einander "benachbart;

4. die der strioskopischen Behandlung dienende Schneide ist in ihrer Ebene senkrecht zu ihrer Kante verschieblich;

5. die Schneide zur strioskopischen Behandlung ist parallel zu sich selbst senkrecht zu ihrer Kante verschieblich;

6. das aus einer Zelle austretende Signal wird vor Anlegen an den Eingang eines Oszilloskopes mit einem rechteckigen Signal vermischt;

7. das rechteckige Signal besitzt eine regulierbare Amplitude;

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8. die Regulierung erfolgt derart, daß das resultierende Mischsignal den Mittelwert' Null hat;

9. das resultierende Mischsignal wird von einem elektronisehen Integrator "behandelt;

10. das aus der Integrierung resultierende Signal wird auf dem Sehirm eines Kathodenstrahloszillographen sichtbar gemacht;

11. das dem aus der Zelle austretenden Signal zugefügte Signal wird durch die Schwingungen "beeinflußt, denen die Vorrichtung unterliegt, so daß im resultierenden Signal die entsprechenden Schwingungseffekte kompensiert werden;

12. es gelangen Doppelprismen zur Anwendung, wie sie in der Interferenz-Strioskopie benutzt werden;

15. bei einer Abwandlung gemäß der Erfindung erfolgt die Analyse anhand von Linien oder Schnitten durch überstreichendes Abtasten eines strioskopisohen Bildes, welches auf einer Fotokathode gebildet wird.

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Gemäß dem Erfindungagedanken wird eine strioskopische Vorrichtung in Betracht gezogen, die der Gewinnung von Oszillogrammen von tangentialen und normalen Profilen dient, und zwar insbesondere bei der Prüfung oder Kontrolle von Spiegeln.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung eine Ausführungsform für die Prüfung oder Kontrolle asphärischer Spiegel in Betracht gezogen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß man das strioskopische Signal mit einem Signal vergleicht, das auf elektronischem Wege geliefert wird und dem Profil des vollkommenen asphärisohen Spiegels entspricht.

In gleicher Weise umfaßt die Erfindung in ihrem allgemeinen Rahmen Einrichtungen, welche der Bestimmung ärodynamiseher Effekte mit Hilfe der Strioskopie dienen und sich durch Mittel auszeichnen, um anhand von Schnitten oder Linien einen Stromfaden des Versuchsmediums zu analysieren, und zwar aufgrund eines Fotovervielfachers o.dgl., welcher das einen Ausschnitt oder eine Linie durchsetzende Licht empfängt.

Weiterhin umfaßt die Erfindung in Form von technischen Erzeugnissen oder Handelsprodukten die Oszillogramme, welche durch die Realisierung der Erfindung erhalten werden.

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Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsförmen gemäß der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung.

Es zeigen:

Fig.l eine schematische Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsfοrm einer Vorrichtung gemäß der -"rfindung;

Fig.2 eine Seitenansicht der einen Teil der Vorrichtung bildenden Lichtquelle; .

Pig.3 eine Draufsicht eines Schirmes mit Loch;

Fig.4 eine schematische Darstellung des strioskopisch behandelten Lichtbündels, welches aus einem Element des zu prüfenden Spiegels stammt;

Fig.5 eine schematische und perspektivische Ansicht der in Fig.l gezeigten Vorrichtung;

Fig.6 eine schematische und perspektivische Ansicht eines Teiles der Vorrichtung;

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Fig.7 ein Schema des elektronischen Teiles der Vorrichtung; Fig.8 eine schematische Darstellung einer Wellenfläche; Fig.9 Sehaubilder;
Fig.Io Sehaubilder nach erfolgter Integration;

Fig.11 ein Schaubild nach Integrierung, wobei für bestimmte Anwendungszwecke eine Anpassung vorgesehen ist;

Fig.12 ähnlich Fig.11, eine für andere Anwendungsfälle vorgesehene Anpassung;

Fig.13 eine Schneide in zwei Stellungen; Fig. 14- ein von der Zelle geliefertes Diagramm;

Fig.15 ein aus dem Diagramm der Fig.14 durch Integrierung sich ergebendes Schaubild;

Fig.16 eine zu Fig.14- analoge Darstellung, jedoch für die andere Einstellung der Schneide, mit einem beträchtlich kleinerem Ordinatenmaßstab;

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Fig.17 ein Schaubild, welches aus der Integrierung der in Mg.16 dargestellten Kurve resultiert;

!ig.18 ein tangentiales Profiloszillogramm eines Spiegels;

Fig.19 ein normales Profiloszillogramm des Spiegels;

Fig.2o ein Striogramm des Spiegels;

!ig.21 ein Striogramm eines anderen Spiegels;

Fig.22 ein tangentiales Profiloszillogramm des letzteren Spiegels;

Fig.23 ein dazu entsprechendes normales Profiloszillograram;

Fig.,24 ein Striogramm eines weiteren Spiegels;

Fig.25 ein tangentiales Profiloszillogramm dieses Spiegels;

Fig.26 ein entsprechendes normales Profiloszillogramm;

Fig.27 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Untersuchung aerodynamischer Phänomene;

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Fig.28 eine scliematische Ansicht des Stromfadens im Transversalschnitt;

Mg.29 eine Seitenansicht eines Teiles der in Fig.27 dargestellten Vorrichtung;

Fig.3o eine schematische Darstellung mit Bezug auf die Untersuchung eines Stromfadens in der Nähe eines Modelles;

Fig.31 verschiedene Bilder in der Ebene der Schneide; Fig.32 ein Striogramm einer Gasströmung um ein Modell;

Fig.33 ein tangentiales Profiloszillogramm, wie es aufgrund der Erfindung durch Untersuchung der Strömung gewonnen wird;

Figo34 ein entsprechendes normales Profiloszillogramm; Fig»35 ein Oezillogramm zur Bestimmung eines Maßstabes; .

Fig.36 ein unter besonderen Bedingungen erhaltenes Oszillogramm;

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Pig.37 zwei überlagerte Oszillogramme;

Pig.38 die sehematische Darstellung eines resultierenden Oszillogrammes;

Fig.39 eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einer zusätzlichen Verbesserung;

Fig.4o eine schematisohe Seitenansicht eines Teils dieser Vorrichtung;

Fig.41 eine schematische Ansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig.42 eine schematische Ansicht des Schirmes einer Fernsehkamera dieser Vorrichtung mit einem beleuchtetem Bereich;

Fig.43 eine Seitenansicht eines Fernsehempfängschirmes dieser Vorrichtung mit der schematischen Darstellung eines Fernsehbildes;

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.44 schematisch eine verbesserte Einrichtung, welche "bei der in Mg*41 gezeigten Torrichtung zur Anwendung gelangen kann und

Fig.45 eine Schemaansicht einer verbesserten Einrichtung, welche ebenfalls bei der erwähnten Vorrichtung zur Anwendung kommen kann.

Im folgenden wird zunächst auf die Fig.l bis 17 Bezug gekommen. Vor dem "sphärischen" Spiegel M (Fig.5), dessen Kugelgestalt überprüft werden soll, befindet sich eine Lichtquelle oder ein rechteckiges Fenster S (Fig.2), welches aus den großen Seiten 2o und 21 - der .diesen Seiten parallele Spiegeldurchmesser ist bei χ ¹Lx (Fig.6) dargestellt - und aus den dazu senkrechten Seiten 22 und 23 besteht, ^er Spiegel M wird von zwei V-förmigen Armen 51 und 52 eines Blockes 53 abgestützt. Der Mittelpunkt 24 des Fensters S liegt in einer Entfernung vom Scheitel L des Spiegels, welche im wesentlichen gleich dem Kugelradius ist, der die reflektierende Fläche des Spiegels erzeugt. In einer Ebene, die das vom Spiegel M gelieferte Bild der das Fenster S enthaltenden'Ebene ist, liegt eine Schneide G; ihre Kante (Fig.l, 4 und 6) steht senkrecht zur Richtung Ix und parallel zur Tangentialebene des Spiegels in dessen Scheitel 1. In der

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Praxis wird das Fenster S durch einen Kondensor beleuchtet. Nachdem der Spiegel M näherungsweise in seine entsprechende Stellung gebracht ist, regelt man seine Lage präzise ein, beispielsweise mit Hilfe einer Betätigung der Schrauben 54, durch deren Vermittlung die den Block 53 abstützende Platte auf dem Tisch o.dgl. aufruht. Diese Einstellung erfolgt so, daß das vom Spiegel M gelieferte Bild S¹ des Fensters S in unmittelbarer Nachbarschaft des Fensters S liegt. Es sind Einrichtungen vorgesehen, welche schematisch bei 26 angedeutet sind und welche dazu dienen, die Schneide G in ihrer Ebene parallel zu der erwähnten Tangentialebene entlang einer zur genannten Richtung Lx parallelen Richtung hin und her zu verschieben. In gleicher Weise sind Mittel/vorgesehen, die schematisch durch den Doppelpfeil 27 angedeutet sind und die dazu dienen, die Schneide G parallel mit sich selbst und senkrecht zu ihrer Ebene zu verschieben, wobei sich die Schneide dem Spiegel M nähert oder sich von ihm entfernt. Eine der Bilderzeugung dienende Linse 41 ist im wesentlichen in der Ebene der Schneide C (Fig.l) angeordnet. ¥eiter entfernt vom "sphärischen" Spiegel M als die Schneide G befindet sich (Fig.l) ein Planspiegel m, welcher um eine Achse 19 drehbar angeordnet ist, wobei diese Achse 19 in der Ebene des Spiegels m und senkrecht zu derjenigen Ebene verläuft, die durch den Punkt 24, den Scheitel L und den Mittelpunkt

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des Bildes S¹ bestimmt ist. Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, um den Spiegel m um die Achse 19 in. eine gleichförmige Rotationsbewegung zu versetzen. Diese Mittel sind schematisch durch das Bezugszeichen 28 angedeutet. In dem Bereich, den in Richtung des Pfeiles f· das vom Spiegel m reflektierte Bündel überstreicht, wenn der Spiegel m aus dem Fenster S austretendes und vom Spiegel Ιΐ reflektiertes Licht empfängt, sowie in der Ebene des Bildes, das die Linse 41 vom Spiegel M liefert, befindet sich ein undurchsichtiger Schirm 29, welcher ein kleines Loch F besitzt. Im vorliegenden Bei&piel besitzt dieses Loch einen rechteckigen Umfang .mit der kleinen Seite senkrecht zur Richtung der Drehachse 19. Hinter dem Schirm 29 und gegenüber dem Loch F ist ein Fotovervielfacher PM angeordnet, der je nach der Natur der aus dem Fenster S herkommenden Strahlung passend ausgewählt ist.

Gemäß der Erfindung sind ferner Einrichtungen vorgesehen, um den Schirm 29 in einer Richtung senkrecht zur durch den Pfeil f· angegebenen Richtung nach jedem vollen Umlauf des Spiegels m zu verschieben und zwar mit einer Amplitude, die genau der Dimension des Loches F in dem erwähnten senkrechten Riöhtungssinn gleich ist. Diese Einrichtungen sind schematisoh duroh das Bezugszeiohen 29' angegeben. Der Fotovervielfacher PM nimmt an der Bewegung des Schirmes 29 teil.

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Anstelle einer Verschiebung des Schirmes 29 nach jedem Umlauf des Spiegels m und in Ruhehalten dieses Schirmes während des Ablaufes der folgenden Umdrehung kann gemäß der Erfindung auch eine kontinuierliche Verschiebung des Schirmes 29 derart vorgesehen werden, daß während der Zeit eines vollen Umlaufs des Spiegels m sich der Schirm 29 über eine Strecke verschiebt, die gleich derjenigen Ausdehnung"ist, die das loch i¹ in einer Richtung senkrecht zum Pfeil f' besitzt.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung ist der Schirm 29 unbeweglich. Hingegen können der Spiegel m und sein Antriebsmotor um eine Achse umlaufen, die senkrecht zu der einer schnellen Rotation dienenden Achse 19 und parallel zum Schirm 29 liegt, so daß der schnellen Verschiebung des beleuchteten Bereiches M¹ eine langsame Verschiebung in einer dazu senkrechten Richtung überlagert ist.

Das Ausgangssignal des Fotovervielfachers PM wird über eine Leitung 3o (Pig.7) an eine elektronische Mischeinrichtung gelegt, welche andererseits über eine Leitung 32 ein rechteckiges Signal empfängt, das aus einer elektronischen Einrichtung 33 stammt. Es sind Mittel 34 vorgesehen, um die Amplitude und die Länge dieses rechteckigen Signales nach Belieben und voneinander unabhängig einzustellen. Auf der Welle 19 des Spiegels m sitzt fest ein Drehkontakt 56 * mit wel-

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ehem. ein Stromabnehmer 57, dessen Winkelstellung einstellbar ist* zusammenarbeitet. Per Stromabnehmer 57 ist über einen Stromkreis 58 mit der Einrichtung 23 verbunden und gestattet auf diese Weise den Start des τοη der genannten Einrichtung gelieferten» rechteckigen Signales auszulösen, und zwar für eine genau vorbestimmte Winkelstellung des Spiegels m.. Das von der Mischeinrichtung 31 gelieferte Signal wird mit Hilfe eines Kathodenstrahloszillographen 36 sichtbar gemacht. Dieses Signal wird weiterhin Über eine Stromverzweigung 6o an einen elektronischen Integrator 37 gelegt, beispielsweise einen Integrator nach Miller, dessen Ausgangs signal mit Hilfe eines Kathodenstrahloszillographen 38 sichtbar gemacht wird. Segebenenfalls kann mit Vorteil auch ein einziger Oszillograph verwendet werden, nämlich beispielsweise -ein Zweistrahloszillograph oder auch ein Einstrahloszillograph, dem dann jedoch eine Umschalteinriehtung vorgesetzt ist, und dem man wahlweise entweder die aus der Mischeinrichtung austretenden Signale oder die aus dem Integrator 37 stammenden Signale zuführt.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Anordnung ist die folgende:

Die das Fenster Sdurchsetzende und auf den Spiegel M gelangende Strahlung wird von letzterem reflektiert und durch-

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dringt das Bild S·, welches gegenüber dem' Fenster S mit Bezug auf den Spiegel M optisch konjugiert ist. Ein Teil dieser Strahlung durchquert die Linse 41, der andere Teil wird von der Schneide G zurückgehalten. Aufgrund des die Linse durchdringenden Strahlenanteiles liefert diese Linse vom Spiegel M ein Bild, welches nach der Reflexion am Spiegel ■ auf den Schirm 29 projiziert wird; dieses Bild M¹ besitzt eine kreisförmige Kontur 6I₁ die der Kontur des Spiegels H entspricht. Bas-Bild bildet also einen mehr oder weniger hellen kreisförmigen Bereich auf dem dunklen Untergrund des Schirmes 29. Auf der Zeichnung ist dieser Bereich symbolisch durch eine Schraffierung dargestellt. Infolge der Rotationsbewegung des Spiegels m um seine Achse 19 verschiebt sich dieses Bild M¹ auf dem Sohirm 29, und zwar insbesondere mit Bezug auf das Loch F im Schirm 29. Der Riohtungssinn dieser Verschiebung ist duroh den Pfeil f' in Fig.3 angegeben. Dabei läuft der Spiegel m in Richtung des Pfeiles f in Fig.l um. Der Fotovervielfacher PH empfängt in jedem Augenblick diejenige Strahlenmenge, die das Loch F durchquert. Diese Strahlenmenge ist der Aufhellung desjenigen Teiles des Bildts M¹ proportional, welcher dem Loch F überlagert ist. Im nächstfolgenden Augenblick überlagert sich aufgrund der Yersohi«l»ung in liohtung des Pfeiles f· des hellen Bereioh·· M* ein anderer Ab-

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schnitt dieses Bereiches, beispielsweise der mit dem Bezugszeiohen 62 versehene Bereich, dem Loch F, wobei die Kontur 61 naoh 61' gelangt. Im Verlauf der Verschiebung des Bildes wandert ein Band dieses Bildes, welches durch die Geraden 63 und 64- begrenzt ist, vor dem Loch F vorbei, wobei diese Geraden parallel zur Versohiebungsrichtung f' liegen und durch die zu dieser Richtung parallelen Seiten und 66 des Loohes F verlaufen. Der Fotovervielfaoher PM empfängt also eine das Loch F durchsetzende Strahlenmenge, die Bit der Aufhellung der verschiedenen Zonen des erwähnten Bandes variiert. Nun ist aber das duroh die Geraden und 64 des Bereiches M¹ begrenzte Band das Bild eines Bandes des Spiegels M, welches durch die Geraden 67 und 68 begrenzt ist, wobei diese Geraden senkrecht zur Rotationsachse 19 des Spiegels m liegen. Wenn naoh einer Verschiebung von einem zum anderen Ende des Bereiches M¹ das gesamte duroh die Geraden 63 und 64 begrenzte Band vor dem Loch F vorbeigewandert ist, wandert beim folgenden Umlauf des Spiegels m aufgrund der Verschiebung, die dem Schirm erteilt wurde, das benachbarte Band des Bereiches vorbei, beispielsweise dasjenige durch die Gerade 63 und die zu ihr parallele Gerade 69 begrenzt· Band. Im Verlauf dieser zweiten Vorbeiwanderung empfängt also der Fotovervielfacher •in· Strahlenmenge, die der Aufhellung der verschiedenen

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Zonen· des Bandes zwischen den linien 63 und 69 entspricht. Biese Strahlenmenge entspricht folglich auch denjenigen lichtmengen, welche jeweils von denjenigen Abschnitten des

Spiegels M weitergeleitet wurden, die zwischen den Mnien 67 und 7o liegen. Me erwähnten Zonen sind dabei jeweils die Bilder dieser Abschnitte.

In 3?ig.6 ist heiS' das Bild von S dargestellt, welches von einem Element eines vollkommenen sphärischen Spiegels geliefert würde, dessen Mittelpunkt H in jeweils gleicher Entfernung zwischen den Mittelpunkten des Fensters S und dessen Bildes S* liegt und dessen Radius E gleich der Entfernung zwischen dem Punkt H und dem Scheitel L. des Spiegels ist. In der Figur ist durch Schraffierung derjenige !eil des Bildes S*_o angegeben, welcher von Lichtstrahlen geliefert wird, die über die Ebene der Schneide 0 hinaus und somit auf den Schirm 29 gelangt sind. Wenn alle Elemente ds des Spiegels M auf dem durch die linien 67 und 68 begrenzten Ausschnitt Xt3C% auf de:r theoretischen Kugelfläche mit Radius R und Mittelpunkt H_Q liegen, liefert jedes dieser Elemente von dem Fenster S dasselbe^Bild S¹ ₀, welches um den Punkt 24' zentriert ist, der seinerseits das Bild des Mittelpunktes 24 des Fensters S ist} die Aufhellung des Bandes A-^, A¹-, auf dem Schirm 29» zwischen den linien

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63 trad 64 ist gleichförmig und die das Loch F durchsetzende, im Verlauf der Überprüfung des Spiegels M aus irgendeinem Element ds des Ausschnittes stammende Lichtmenge ist während der Verschiebung des hellen Bereiches M' auf dem Schirm konstant? dies ist diejenige Liehtmenge, die die schraffierte "Fläche durchsetzt. Diese Fläche ist durch das Bild 23· der Seite 23 begrenzt, ferner durch die über die Sohneidenkante 25 vorstehenden Teile der Bilder 2o.'_o und 21' der Seiten 21 und 2o sowie durch die erwähnte Kante der Schneide* Unter diesen Umständen hat das Ausgangssignal des Fotovervielfachers PM eine rechteckige Form, wobei die Höhe des leehteckes der konstanten Liehtmenge entspricht, welohe in federn Augenblick auf den Fotovervielfacher PM auftrifft, .

Falls ein Oberflächenelement ds, das im Punkt IQ des Ausschnittes x-, x*.j des Kugelspiegels M liegt, nicht mit der theoretischen Kugelfläche zusammenfällt, trifft die Sormale zum Spiegel in diesem Element ganz allgemein die Ebene der Sohneide G anstatt in einem PunktF_o in einem Punkt If. Das Bild, welches das Element ds vom Fenster S liefert, liegt anstatt bei S«_o bei S¹. Die von diesem Flächenelement ds herrührende Liehtmenge, welohe alsdann das Band A₁, A^ erreicht und welche im Verlauf der Rotation des Spiegels m

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BAD

: - 21 _

das Loch. F durchsetzt, während das Bild dee Elementes ds sich diesem Loch überlagert, entspricht derjenigen Liohtmenge, welche den schraffierten Abschnitt des Rechteckes S' durchsetzt, d.h. denjenigen Abschnitt, welcher durch das Bild 23^f der Seite 23, die Bildabschnitte 2o« und 21·, welche über den Band 25 der Schneide C vorspringen, sowie duroh diesen Hand 25 der Schneide begrenzt ist. Bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform wird also die vom Fotovervielfacher FH- empfangene Lichtmenge mit Bezug auf diejenige Lichtmenge vermindert, die einem mit der theoretischen Kugelfläche zusammenfallenden Element entspricht, und zwar um eine Menge, die proportional zum Unterschied der schraffierten Bildabschnitte S* und 3' ist, welche Abschnitte über den Hand 25 vorstehen. Dieser Unterschied ist der Größe und dem Vorzeichen nach dem Vektor t proportional, welcher den Punkt 24^f _o mit dem Punkt 24^ verbindet. ^Der letztere Punkt 24'j ist der Schnittpunkt der durch 24' gezogenen Parallelen zum Hand 25
gezogenen Senkrechten.

Parallelen zum Hand 25 mit der duroh 24' zu diesem Band

Wenn α (Fig.6) der Winkel iet, den die die Punkte 18 und 24'₀ verbindende Gerade mit der die Punkte 18 und 24' verbindenden Geraden einschließt, wenn ferner 1 dit Entfernung zwischen den Punkten 24^f _o und 24* ist, trgibt eich in guter Näherung:

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I = Ra

Wenn α_χ die Projektion des Winkels α auf diejenige Ebene ist, die duroh die die Punkte 18 und 24' verbindende Gerade und parallel zu xx¹ verläuft, und wenn t die Projektion von 1 auf diese Ebene ist, gilt:

t =

Wenn Δ die Hormalenabweiohung zwischen der theoretischen Kugelfläche und der Fläche des Spiegels im Punkt 18 ist, nämlich die Abweichung, die entlang der Kugelnormalen gerechnet wird, ist die Ableitung - ^'on Δ bezüglich χ gleich α x/2 und es gilt:

*■ ²*

Hun ist aber die Liohtmenge, welche auf den Fotovervielfacher FH fällt, in jedem Augenblick proportional zum Wert von t, vermehrt um eine Konstante, die dem Wert des schraffierten Teiles des Bildes S* entspricht, wie dies aus Fig.6 hervorgeht« Bas Ausgangasignal des Fotovervielfacher PH wird somit duroh -|^- + 0^te dargestellt.

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_ O¹X _—
ti,/ "~

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Falls die Normale zu dem Element da, das nioht mit dem Element der "theoretischen Kugelgestalt zusammenfällt, trotzdem durch den Punkt IT verläuft, fällt das Bild von S, das dieses Element liefert, mit S¹ zusammen, jedoch sind dieser Fläche ds andere Flächen ds benachbart, deren Normalen nicht durch H verlaufen.

Gemäß der Erfindung wird die elektronische Einrichtung 33 dank der Einrichtung 34 derart geregelt, daß die von ihr gelieferte Amplitude des rechteckigen Signales genau gleich und entgegengerichtet zu k ist* Die Größe k ist dabei der Wert der elektrischen Spannung, die der obenerwähnten Konstante entspricht, welche ihrerseits von der transversalen, d.h. in Richtung des Doppelpfeiles 26 erfolgenden Einregulierung der Schneide abhängt.

Wenn mit Bezug auf Fig.8 folgendes gilt:

ds ist ein Element der theoretischen Kugelfläche mit Mittelpunkt bei Ή ,

ds„ ist ein entsprechendes Element des wirklichen Spiegels M,

d Σ ist ein entsprechendes Element der Wellenfläche einer aus Έ stammenden Ku,
liehen Spiegels,

Ή stammenden Kugelwelle nach Reflexion am Element des wirk-

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Κ" ist der Mittelpunkt der theoretischen Kugelfläche mit dem Scheitel L,

H₁ ist die auf die durch die Punkte 24, Ii und 24'_o bestimmte Ebene erfolgende Projektion des Schnittpunktes der Normalen auf ds_M mit der zu N₀Ii in N₀ senkrechten Ebene,

N₂ ist die auf diese Ebene erfolgende Projektion des Schnittpunktes der Normalen auf d E mit der zu NL in N senkrechten Ebene,

23*.| ist die Projektion von 23» bezüglich ds_M auf die Ebene 24, L, 24^f _Q und

Δ ist das Intervall zwischen ds und ds„.

Dann ist die Abweichung zwischen da_Q und d£ gleich 2Δ

Die Neigung von dS bezüglioh ds ist das Doppelte der Neigung von dSjj bezüglich ds_Q. Es gilts

= 2

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Wenn man den Mittelpunkt der Kugelwelle, welohe in die senkrecht zu N L bei ΪΓ gelegene Ebene einfällt, verschiebt, was darauf hinausläuft, sie um einen bestimmten Winkel bezüglich der theoretischen Kugel zu verdrehen, dreht sioh auoh die austretende Wellenflache mit Bezug auf die ursprüngliche Welle um einen gleichen und entgegengesetzten Wert, und zwar unabhängig davon, ob diese Welle kugelförmig (vollkommener Spiegel) oder deformiert (wirklicher Spiegel) ist. Wenn man infolgedessen eine einfallende Welle betrachtet, die aus einem auf der Kante 23 gelegenen Punkt stammt, dreht sich die austretende Wellenfläche um einen Winkel Jf_Qd. Σ. 2.3' ₀: Die Abweichung t stellt also auoh die Neigung im Funkt d Σ zwischen der hier betrachteten neuen Wellenfläche und der bei 23' zentrierten Kugelwelle dar, die ein als vollkommen vorausgesetzter Spiegel liefern würde.

Man kann allgemein sagen, daß das elektrische Signal, welches dem nicht verdeckten Teil eines Bildes S* für ein bestimmtes Spiegelelement entspricht, repräsentativ ist für die Neigung (oder den Gradienten des optischen Weges 2dA /dx) zwischen der wirklichen Wellenfläche (Ursprung bei 23) und einer Bezugskugel, die ihren Mittelpunkt auf der Kante 25 der Schneide hat. Unter diesen Umständen ist das am Ausgang der Mischeinrichtung 31 auftretende, korrigierte Signal also repräsen-

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tativ für den Gradient des optischen Weges 2dA /dx oder für das tangentiale Profil. Dieser Gradient ist auf dem Schirm des Oszilloskopes 36 direkt sichtbar. Die im Integrator 37 erfolgende Integration des korrigierten Signales liefert ein Oszillogramm, das 2 Δ (χ) darstellt oder das Oszillogramm des normalen Profiles. Ein derartiges Oszillogramm ist rechts außen auf Fig.7 sichtbar.

In Mg.9 ist in größerem Maßstab in strichpunktierten Linien das Oszillogramm eines tangentialen Profils dargestellt, und zwar vor Anlegen des Korrektursignales. In ausgezogenen linien zeigt Fig.9 dasselbe Oszillogramm nach "Korrektur", wobei jeweils 0 der Ursprung des Koordinatensystems ist.

In Mg.lo ist anhand der strichpunktierten Kurve das integrierte Oszillogramm gezeigt, welches ausgehend von dem strichpunktierten Oszillogramm der fig.9 erhalten wird, also ohne Anwendung des Korrektursignales. Durch die ausgezogene Kurve ist in Mg.9 das integrierte Signal dargestellt, wie es unter Anwendung des Korrektursignals erhalten wird.

Die schematisch in Mg. 6 bei 26 angegebenen Reguliereinrichtungen werden so eingestellt, daß mit Rücksicht auf die Dnvollkommenheiten des gerade kontrollierten Spiegels immer

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noch ein Lichtfluß verbleibt, der auf den..Schirm 29 fällt, d.hv daß das ganze Bild S* einen Abschnitt besitzt, der über die Kante 25 vorspringt und weiterhin, daJ3 das ganze Bild S¹ einen durch die Schneide C verdeokten Abschnitt besitzt.

Gemäß der Erfindung ist ferner vorgesehen, durch die schematiseh bei 27 angedeuteten Einrichtungen die Schneide C in einer Iranslationsbewegung parallel zur optischen Achse des Spiegels zu verschieben. Eine solche Yerschiebung entspricht der Auswahl einer neuen Bezugskugel, nämlich einer Kugel, die immer noch auf der Schneide zentriert ist und deren Radius eineniBuen Wert besitzt. Mit Bezug auf diese neue Bezugskugel wird dann der optische Weglängenunterschied gemessen.

Bei einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung werden die Einrichtungen 27 derart eingestellt, daß das integrierte Oszillogramm auf beiden Seiten der Abszissenachse maximale Ordinaten darstellt, die im wesentlichen gleich groß sind. Das integrierte Oszillogramm realisiert somit die optischen Wegänderungen bezüglich derjenigen Bezugskugelflache, die sich, am besten der Spiegelfläche anschmiegt. Aus einer derartigen Einstellung gestattet das Oszillogramm dann auch die Fehler des Spiegels am besten zu berechnen. 3?ig.ll zeigt als

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BAD ORiGiMAl .

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Beispiel in strichpunktierter Linie ein Oszillogramm der Variationen des optischen Weges vor Einstellung der Seguliermittel 27 und in ausgezogener Linie das entsprechende Oszillogramm nach Einstellung der Reguliermittel.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Einstellung der Regulierfeinrichtungen 27 derart, daß das Oszillogramm insgesamt auf einer Seite der horizontalen Achse liegt und diese berührt. Die Abweichungen Δ werden alsdann bestimmt, indem man von einer theoretischen Kugelfläche ausgeht, welche die materiellen Abweichungen auf ein und derselben Seite ihrer Oberfläche läßt. Pig.12 zeigt als Beispiel in strichpunktierter Linie ein Oszillogramm vor dieser zweiten Einstellung und in ausgezogener Linie ein Oszillogramm nach dieser Einstellung, welche durch eine Verschiebung der Schneide.mit Hilfe der Einrichtungen 27 erhalten wurde. Ein solches Oszillogramm wird vorzugsweise erzeugt, um eine Naoharbeitung an einem Spiegel auszuführen. Ganz allgemein sei an dieser Stelle erinnert, daß es sich bei den Unregelmäßigkeiten eines Spiegels gewöhnlich um Drehunregelmäßigkeiten mit Bezug

auf die Spiegelachse handelt.

Die Erfindung gestattet weiterhin die nahezu augenblickliche Bestimmung des numerischen Wertes der Steigungen <r_ und der

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Abweichungen Δ (χ) in jedem untersuchten Punkt des Spiegels. Man geh£ dabei in folgender V/eise vor: Man erzeugt zunäohst ein für die tangentialen Abweichungen repräsentatives Oszillogramm sowie ein für die normalen Abweichungen repräsentatives Oszillograf, und zwar für einen bestimmten Streifen des Spiegels. Derartige Oszillogramme sind in den Fig.14 und 15 dargestellt. Wenn die Differenz e zwischen der maximalen tangentialen Abweichung und der minimalen tangentialen Abweichung ziemlich groß ist (einige Millimeter), verschiebt man die Sohneide G in Richtung des Pfeiles 26 um einen bekannten Wert T₁ beispielsweise mit Hilfe einer Millimeterteilung, die auf den Steuereinrichtungen für die Verschiebung der Schneide vorgesehen ist. Die Größe I soll in der gleichen Größenordnung wie die Amplitude der Abweichungen β liegen. Hierauf erzeugt man ein neues Oszillogramm, das für die Steigungen oder tangentialen Abweichungen repräsentativ ist sowie ein für die optischen oder normalen Abweichungen repräsentatives Oszillogramm, indem man den Spiegel m eine Umdrehung ausführen läßt, ohne dabei die Stellung des Schirmes 29 zu ändern. Die Ordinatenuntersohiede in jedem Punkt der jeweiligen Oszillogramme für die Steigungen und die optischen Abweichungen entsprechen dann der tangentialen Abweichung bzw. der normalen Abweichung, die aus der alleinigen Verschiebung T der Schneide resultiert.

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Was die Steigung betrifft, so stellt dieser Unterschied eine Größe T/R dar. Was den optischen Weg betrifft, so stellt diese Differenz, gemessen am Ende x*.. des Streifens x^ , x'^ der Länge X des Spiegels, eine Größe IX/R dar.

Man kann auch auf folgende Weise vorgehen: Man hält den Antriebsmotor des Spiegels m an, wenn sich das Bild irgendeines Elementes ds des Spiegels M über dem Loch 1 abbildet. Mit Hilfe der sohematisoh bei 26 angedeuteten Verschiebung verändert man die Stellung der Schneide derart, daß der !Farbton, den man in diesem Punkt des strioskopischen Bildes auf dem Schirm 29 beobachtet, genau an der Grenze zwischen schwarz und weiß liegt, d.h. daß ausgehend von dieser Stellung eine sehr kleine Verschiebung der Schneide in der einen Sichtung einen schwarzen Abschnitt in Überlagerung mit dem Loch ¥ erscheinen läßt und eine Verschiebung in der anderen Richtung einen weißen Abschnitt an derselben Stelle auftreten läßt. Ausgehend von dieser Stellung verschiebt man dann die Sahneide um einen bekannten Wert T ' in Richtung des Pfeiles 26. Anschließend stellt man die Einrichtung 33 mit Hilfe eines Hilfskontaktes an; das Oszillograf des Fotovervielfaohersignales ist dann, falls die Amplitude des durch die Einrichtung 33 gelieferten Reohtecksignales Null ist, ein Zaoken, dessen Höhe T/R

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den Maßstab auf dem Tangentialprofil bestimmt. Das OszillogranBa des integrierten Signals ist eine geneigte Gerade; die Ordinate eines einer Prüflange X entsprechenden Punktes hat den Wert TX/R; sie bestimmt den Maßstab auf dem ÜTormalenprofil. Man kann auf diese Weise die Oszillogramme der einen oder anderen Art eichen und zu quantitativen Messungen auf den erwähnten Oszillogrammen übergehen.

\feiHL die Amplitude der tangentialen Abweichungen e sehr gering ist (einige Hundertstelmillimeter), ist die Verschiebung T der Schneide, welche in der gleichen Größenordnung wie e liegen muß, schwierig zu messen. Man verfährt in diesem lalle auf folgende Weise: Man stellt parallel zum Pfeil 26 eine Verschiebung der Schneide mit einer länge T ein, die ausreicht, um gemessen zu werden; hierauf schiebt man ein Material, dessen Absorptionsvermögen oder "Dichte" mit Bezug auf die benutzte Strahlung bekannt ist, in den Strahlenfluß ein, bevor dieser auf den Fotovervielfacher fällt. Dadurch wird einerseits die Sättigung des letzteren vermieden und andererseits ist es auf diese Weise möglich, Oszillogramme zu gewinnen, die nicht über den Schirm des Oszilloskopes hinaustreten. Wenn τ der Durchlässigkeitskoeffizient des eingeschobenen Materials ist, erhält man ein Steigungsdiagramm, wie es in I¹XgJo dargestellt ist. Es ist dies ein rechteckiges Dia-

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gramm mit der Ordinate H = τ T/R. Das integrierte Oszillogramm, welches für die Veränderungen des optischen Weges repräsentativ ist, ist in Mg.17 dargestellt. Es besteht aus einem Abschnitt einer geneigten Geraden, die den Ursprung der Abweichung mit einem oberen horizontalen Niveau verbindet, dessen Ordinate gleich ¥ ist.

Diese Verschiebung ¥ stellt einen Wert Δ (χ) der normalen Abweichung dar:

Δ (ac) =

Δ (χ) = .τ-f- X

Hier ist X die Länge des untersuchten Segmentes auf dem Spiegel,

In einem Beispiel war: R = 5 m

X = o,5 m

1 = 5 mm

' * = ίο"²

Wenn die Amplitude des Zackens H (Fig.16) 2o mm ist, entspricht der Steigungsmaßstab auf dem Oszillogramm des tangentialen Profils dem Wert:

5 * lo"~ rad/em

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■ . - 33 -

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Wenn die Verschiebung W gleich 5o mm ist, entspricht der Maßstab auf dem zugehörigen normalen Profil dem Wert:

1 μ /cm

Im Verlauf einer experimentellen Untersuchung war die Hotationsgeschwindigkeit des Spiegels m derart, daß die Dauer des Vorbeiwanderns des Lichtfleckes M¹ entlang einer Durchmesserzone in der Größenordnung einer Millisekunde lag. Die Weite des Loches senkrecht zur Sichtung des Vorbeiwanderns war gleich l/loo des Durchmessers des Lichtfleoks. Die Weite des Loches in der Richtung des Vorbeiwanderns lag in derselben Größenordnung wie in der senkrechten Richtung. Bei einem anderen Versuch hatte das Loch einen im wesentlichen kreisförmigen Umfang. . ■ * -.

Fig.18 ist die !Reproduktion eines Oszillogrammes für ein Tangentialprofil eines.Konkavspiegels mit 3,5 m Radius und einer Öffnung von R/lo. Der Maßstab ist 3,5 x Io rad/cm. Die Steigungen des Spiegels haben Werte, welche halb so groß sind wie diejenigen, die man diesem Oszillogramm entnehmen kann.

Pig. 19 ist ein Oszillogramm eines !formal enpr of ils bei einer Untersuchung entlang einem Durchmesser des Spiegele in. einem

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Maßstab von 0,4 μ/cm. Aus diesem Diagramm läßt sich das Vorliegen einer peripheren, konvexen Krone von etwa 0,4 μ Höhe entnehmen.

Fig.2o zeigt eine fotografische Registrierung oder ein Striogramm, wie es ausgehend von einem strioskopischen, in der Ebene 29 erzeugtem Bild gewonnen wird, wenn der Spiegel m in einer bestimmten Stellung unbeweglich gehalten wird.

Pig.21 zeigt ein Striogramm eines Spiegels, dessen Durchmesser 35o mm und dessen Krümmungsradius 7.000 mm betrug. Die das Striogramm versperrende schwarze Linie ist das Bild der Verbindung, welohe dazu diente, den Spiegel unbeweglich zu halten.

J¹Xg.22 ist ein entsprechendes Oszillogramm des Tangentialprofils, wie es gemäß der Erfindung erhalten wurde. Die Seite eines Quadrates des Liniennetzes, auf welchem das Osziilogramm eingezeichnet ist, entspricht 2,8 sexagesimalen Sekunden. Die Abweichung bezüglich der mittleren Fläche liegt bei -1,2 Sekunden.

Fig.23 zeigt ein entsprechendes Oszillogramm für das Normalenprofil, wie es gemäß der Erfindung erhalten wird. Jede Seite

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eines Quadrates des !Liniennetzes entspricht ο,58 μ.

Die Abweichungpibezüglich der mittleren Kugelfläche "betragen - 0,065 μ ·

Die Figuren 24, 25 und 26 sind zu den Figuren 21, 22 und 23 jeweils analog; sie wurden jedoch für einen anderen Spiegel aufgenommen, welcher ebenfalls einen Durchmesser von 35ο mm und einen Radius von 7.000 mm "besaß. In Fig.25 entspricht die Seite eines Quadrates 2 Bogensekunden. Die Abweichungen bezüglich einer mittleren Wellenfläche betragen - 1,4 Sekunden, In Fig.26, in welcher ein Uormalenprofil gezeigt ist, entspricht ein Quadrat o,25 μ und die Abweichungen bezüglich einer mittleren Kugelfläche betragen ί ο,ο5μ.

Auf den beispielsweise in Fig.2o, 21 und 24 dargestellten Striogrammen ist bekanntlich die Schwärzung in federn Punkt eine Funktion der in diesem Punkt empfangenen Belichtung, die ihrerseits proportional dem Gradienten des optischen Weges ist, d.h. proportional zur Abweichung des Lichtstrahles im entsprechenden Punkt der zu überprüfenden Fläche. Um das Tangentialprofil durch die bekannte Methode der fotografischen Sensitometric zu bestimmen, mißt man in jedem Punkt des Striogrammes auf einer Linie den Schwärzungsgrad, beispielsweise mit Hilfe eines Mikrophotometers, und

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trägt die Werte in einer graphisohen Darstellung als Funktion, der Abszissen der entsprechenden Punkte auf. Um das Formalenprofil zu bestimmen, vollzieht man eine graphische Integration dieses iangentialprofils mit Bezug auf eine genau gewählte Achse. Diese Operationen erfordern insgesamt eine relativ beträchtliche Zeit und führen zu weniger genauen Ergebnissen.

Das Terfahren und die Torrichtung gemäß der Erfindung sind nicht nur auf die Kontrolle von reflektierenden sphärischen Flächen, wie oben angegeben, anwendbar, sondern in gleioher Weise auch auf die Überprüfung asphärischer Flächen. Da bei der Anwendung auf einen sphärischen Spiegel das von der Fotovervielfacher-Zeile gelieferte Signal mit einem rechteckiges Signal oder einem Zacken verglichen wird, wobei dieses Signal demjenigen entspricht, das von der Zelle im Falle eines vollkommenen Kugelspiegels geliefert würde, wird bei der Anwendung auf die Kontrolle reflektierender asphärischer Flächen das von der Zelle gelieferte Signal bei der tiberprüfung mit einem Signal verglichen, das elektronisch erzeugt wird und einem solchen Signal entspricht, wie es von der Zelle dann geliefert würde, wenn sie ein Strahlenbündel empfangen würde, das aus der Reflexion an dem asphärischen Spiegel von vollkommener geometrischer Gestalt resultieren würde.

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Die. Bestimmung des Vergleichssignales kann mit Hilfe geometrischer Überlegungen erfolgen, welche die Beziehung zwischen der vollkommenen asphärischen Fläche mit einer Kugelfläche zum Ausdruck bringen, deren entsprechendes Signal eine horizontale Gerade ist.

ImFaIIe einer parabolischen Fläche, die anhand einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Schneide im Krümmungsmittelpunkt der zu untersuchenden Fläche kontrolliert werden soll» variieren die Abweichungen zwischen der vollkommenen Parabolfläehe und der Berührungskugel zu di©ser Fläche in derem Scheitel nach einem χ -Gesets, wobei χ Si® Abszisse eines Punktes ist, der auf der Fläßhe mit Bezug auf den gemeinsamen Scheitel läuft. Um die Abweichungen zwischen der wirklichen Fläche und der vollkommen©» parabolischen Fläche hervortreten zu lassen, legt man dem Tangentialprofil ein Korrektursignal in x. an und dem normalen Profil ein Korrektursignal in χ , welche Signale auf elektronischem Wege realisiert werden. Bs läßt sich weiterhin auf diese Weise eine direkte Kontrolle von parabolischen wie auch anderen asphärischen Flächen verwirklichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es allgemein. Abweichungen zu messen, welohe zwischen einer wirklichen,

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deformierten Welle und einer theoretischen Bezugskugelwelle bestehen. Die Erfindung erlaubt es deshalb, Abweichungen an allen optischen Systemen zu messen, welche für die Entstehung solcher vollkommener Kugelwellen an sich Anlaß geben sollten.

Die Erfindung erstreckt sich also auch auf die Überprüfung oder Herriohtung anderer optischer Einrichtungen als Konkavspiegel (beispielsweise auch auf Konvexspiegel, Planspiegel und weiterhin auf optische Linsensystem©).

Die Erfindung umfaßt ferner weitere Anwendungsgebiete der Strioskopie, insWsondere auoh außerhalb der oben beschriebenen Überprüfung έοώ. Spiegeln. Ein besonderes Interesse findet die Erfindung hinsichtlich der Untersuchung aerodynamischer Phänomene. Hier kann ©ine su dem oben beschriebenen Apparat analoge Vorrichtung Anwendung finden. Fig.27 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform ein@r Vorrichtung, die insbesondere für ©ine derartig© Untersuchung geeignet ist. Die Lichtquelle, welche von dem rechteckigen Fenster S gebildet ist, liegt in einem sekundären Brennpunkt 24 eines ersten konkaven Kugelspiegels ML, welcher ein Parallellichtbündel zurückwirft. In dieses Liohtbündel ist der zu untersuchende Strömungsbereich V eingeschaltet, der im vorliegenden Beispiel von zwei Gläsern G-^ und Gg mit parallelen Flächen begrenzt ist. Die Flächen

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ο»

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der Gläser liegen zur Sichtung des StrahlenbündelB senkrecht. Ein zweiter konkaver Eugelspiegel M₂ liefert von &©a üuseth ihn empfangenen Liohtbündel ein in einem sekundären Brennpunkt 24' konvergierendes Bündel, und zwar im Zentrum des Bildes S^f des Fensters S. Im wesentlichen in der Ebene dieses Bildes S^f ist die Schneide 0 aufgestellt. Daß teilweise abgedeckte Bündel fällt hierauf auf einen ebenen Spiegel m, der um die Achse 19 rotieren kann₉ wobei die der Drehung dienenden Mittel schematised, bei 28 angedeutet sind. Bin Objelrfciv oder eine linse 41 ist in unmittelbarer laehbarschaft der Schneide 0 in das Bündel eingeordnet und liefert vom Strömungsbereich Ύ oder genauer von einer Längsebene dieses Bereiches in der Ebene des das Loch Ί? aufweisenden, undurchsichtigen Schirmes 29 ein Bild. Das Loöh kann beispielsweise von rechteckiger Gestalt sein, wobei die lang© Seite des Rechteckes eine Richtung parallel zur Achse 19 "besitzt; hinter dem Loch i¹ befindet sich der Fotovsrvielfaeher PM. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um den Schirm 29 senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Bildes des Strömungsbereiehes, welche ihrerseits aus der Drehung des Spiegels m resultiert, zu verschieben. An dieser Bewegung nimmt wieder der Fotovervielfacher PM teil.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht derjenigen Torrichtung, wie sie oben mit Bezug auf die Überprüfung

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ejjies Eug.elspieg.els beschrieben wurde. Wenn der Strömungsbereich T ein -vollkommen isotropes Medium ist, ist das -vom Fotovervielfacher PM gelieferte Signal im Verlauf der Untersuchung des Loches oder Spaltes F durch den aufgehellten Bereich, welcher sich auf dem Schirm 29 "verschiebt, konstant* Im Verlauf dieser Verschiebung gelangen nacheinander die aufeinanderfolgenden Bilder der verschiedenen Elemente ds des Bandes A.jA^f.j in Überlagerung mit dem Loch. Den Grenzlinien 81, 82 dieses Bandes entsprechen als Bilder die Linien 83 und 84 des aufgehellten Bereiches 85, welche durch die kleinen Seiten 86 und 87 des Loches 1 verlaufen. Infolgedessen empfängt der Fotovervielfacher PM nacheinander Strahlungsmengen, die durch die verschiedenen Elemente ds dieses Bandes verlaufen. Dabei werden die Strahlenzüge durch das Durchqueren der Breite des Strömungsbereiches beeinflußt. Wenn der Strömungsbereich nicht isotrop ist, beispielsweise infolge des Einflusses eines zu untersuchenden, in den Bereich eingetauchten Modelles Q , manifestieren sich die Änderungen des optischen Index des Strömungsbereiches, welche ihrerseits an die durch die Einführung des Modelies hervorgerufenen Änderungen der Volumenmasse oder Dichte gebunden sind, durch Variationen des vom Fotovervielfacher PM gelieferten Signales. Das Maß dieser Vatiation gestattet,'nach oder ohne elektronischer Behandlung, die Gewinnung einer numerischen Auskunft über die Änderungen des Brechungsindex oder der Volumenmasse auf

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dem untersuchten Band. Hierauf untersucht,man ein anderes Band oder eine andere Scheibe Ap» A^f ₂ neben dem ersten Band, etc., wobei der Übergang von einem Band auf ein anderes, durch Verschieben des Schirmes 29 in der durch den Doppelpfeil (Mg.29) angegebenen Richtung erfolgt. An dieser Verschiebung nimmt auch der hinter dem loch F aufgestellte Fotovervielfacher teil. Die Erfindung zieht in gleicher Weise auch Ausführungsformen in Betracht, bei denen für den "Übergang von einem Band zu einem anderen andere Mittel verwendet sind.

Fig.31 zeigt mit Bezug auf die Schneide G ein Bild S^f des Fensters S, welches von einem Element ds geliefert, wird, wenn keine Störung im Strömungsbereich vorliegt. In diesem Falle liefert die gesamte,durch irgendein anderes Element ds des Bandes hindurchtretende Strahlung im Verlauf der Analyse dasselbe Bild S'_o. Die Aufhellung jedes Abschnittes des Bandes des Schirmes zwischen den Linien 83 und 84, wobei die Aufhellung proportional zu derjenigen Strahlungsmenge ist, die die Ebene der Schneide überquert, was in diesem Falle durch die über die Schneide vorspringende Fläche des Rechteckes gegeben ist, ist also entlang de» Bandes konstant; das im Verlauf der Abtastung des Loches F durch den beleuchteten Bereich 25 vom Fotovervielfacher PM gelieferte Signal ist somit ein Signal in Form eines Rechteckes oder Zackens.

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Wenn demgegenüber eine Störung vorliegt, ist das Bild des Fensters S, welches einem Element des Strömungsbereiches entspricht, von S¹ verschieden und liegt beispielsweise bei S'-. Das in Entsprechung dieses Elementes vom Fotovervielfächer gelieferte Signal ist dann proportional zu derjenigen von der erwähnten Schneide nicht verdeckten !Fläche des Bildes S¹-,, welche im vorliegenden Beispiel größer ist. Der !Flächenunterschied der nicht verdeckten leile ist proportional zu der Entfernung, welche auf der Senkrechten zur Schneidenkante 25 zwischen den Mittelpunkten 24' und 24'.. der Bilder S¹ und S¹J bestimmt wird. Dieser Unterschied ist proportional zum Winkel <* zwischen den Geraden der lichtvorwärtsbewegung, die jeweils äen Punkten 24' und 24^f* entsprechen. Das ausgehend von dem durch den !Fotovervielfacher PM gelieferten Signal gezeichnete Oszillogramm kann als repräsentativ für das "tangentiale" Profil angesehen werden. Die Integration im algebraischen Sinne führt zu dem "normalen" Profil.

Die Erfindung läßt sich mit Torteil bei Untersuchungen zweidimensionaler Strömungen anwenden, wie sie durch ein Modell entstehen, das in die Strömung eines Windkanals derart eingesetzt ist, daß seine Erzeugenden senkrecht zur !Richtung der Strömung verlaufen, d.h. wenn der Querschnitt des Modell es in Ebenen parallel zur Richtung der Strömung konstant ist.

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Die Vorrichtung wird so aufgebaut, daß die Richtung des Lichtstrahlbündels, das die Strömung durchsetzt, parallel zu den-Erzeugenden des Modelles liegt«

Wenn ρ die Tolumeniaasse in einem Punkt der Strömung und. η der Brechungsindex des Mediums in diesem Punkt ist, gilt das Gesetz, von Gladstone:

& ~ 1 = k ρ
k ist eine Eonstante.

Da die Strömung eine zweidimensionale Struktur besitzt, sind die Yolumenmasse und der Brechungsindex entlang jeder Geraden parallel zu den Erzeugenden konstant. Wenn die Lichtstrahlen parallel zu den Erzeugenden verlaufen, gilt für den optischen Weg Δ, der diesen Lichtstrahlen entsprichtv

Δ = η e
e ist die Dicke der Strömung.

Mit Rücksicht auf das obenerwähnte Gesetz von Gladstone . ergibt sich also:

Δ = (1 + k P ) e

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Wenn der Strömungskanal in Betrieb ist und wenn ein Modell in die Strömung eingetaucht ist, stellt sich ein heterogenes Dichtefeld ein, das im allgemeinen um das untersuchte Modell herum stabil ist. Die Wellenfläche wird also nach Durchqueren des Versuchsbereiches V deformiert und bildet mit der einfallenden ebenen Welle variable Abweichungen Δ aus. Die in jedem Punkt⁵ zur Wellenfläche normalen Lichtstrahlen werden nach Durchlaufen des Strömungsbereiches V in unterschiedlicher Weise abgelenkt. Infolgedessen verstreuen sich auch die Bildkomponenten S¹ des hellen Rechteckes, welche von elementaren Bereichen ds der Wellenfläche stammen, in der Ebene der Schneide. Das Beobachtungsfeld erscheint nicht mehr gleichförmig erhellt.

Jeder Punkt des leides bietet eine Aufhellung dar, welche zur Komponente t der Bildverschiebung in Richtung senkrecht -zur Schneidenkante 25 proportional ist (bei entsprechender Wahl des Ursprungs, von welchem aus die Komponente t gemessen wird). ,

Unter Verwendung bereits oben eingeführter Bezeichnungen ergibt sich:

■« - ^f ■#

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f ist die Brennweite des Spiegels und α = d Δ/dx ist die Abweichungskomponente des Strahles in Richtung senkrecht zur Sohneidaskante.

Die Untersuchung des strioskopisohen, auf dem Schirm entstehenden Bildes gestattet also die Gewinnung des tangentialen Profils dA/dx und, naoh Integration, des normalen Profils Δ(χ), welches bis auf eine Konstante den Aufbau der Volumenmasse ρ auf der Untersuohungsgeraden darstellt. Die Konstante ist durch die Volumenmasse ρ _Q in einem nicht gestörten Strömungsbereich bestimmt. Sie kann durch eine andere Methode gemessen werden, beispielsweise interferometrisch oder durch eine Druckbestimmung in einem nicht gestörten Strömungsbereich. Die Festlegung der numerischen Maßstäbe auf den beiden Profilen wird analog zu demjenigen Vorgehen vorgenommen, wie es oben mit Bezug auf die Untersuchung von Spiegeln angegeben wurde. Man nimmt zwei Oszillogramme auf, eines für das tangential© und eines für das normale Profil, wobei der Strömungflkanal in Betrieb ist. Hierauf stellt man den Strömungskanal ab und verschiebt die Schneide um eine willkürliche Länge T, wobei man die schematisoh bei 26 angegebenen Reguliermittel benutzt. Auf diese Weise wird die Kante parallel zu sich selbst verschoben. Hierauf nimmt man ein

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Qsaillogramm für ein tangentiales Profil auf, welches die Form eines Rechteckes oder Zackens besitzt. Dieser Zacken gibt den Wert der Abweichung T/f, wobei f die Brennweite des Spiegels M^ ist. Man integriert hierauf den erwähnten Zacken, um ein normales Profil zu gewinnen, welches sich als geneigte Gerade darstellt, deren Verschiebung, nämlich der Ordinatenunt er schied zwischen ihren Enden, den Maßstab für die Werte auf dem normalen Profil darstellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde bei der Analyse einer Übersehallströmung (M.= 3,8) um ein zylindrisches Modell herum mit rautenförmigem Querschnitt angewandt.

folgende Versuchsgrößen wurden verwendet; Hautenprofil.t Langes 24 mm

Hohes 2,Io mm
Halbwinkel im Scheitel: 5° Windkanal: Düse: M = 3,8

freie Strömung: Durchmesser 36 mm

verwendetes Medium: Stickstoff

Innendurchmesser der Düset44 mm

Machzahl: 3,8

Entstehungsdruok = 1545

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Druck in der Strömung = 17 »9 Entstehungstemperatur: 29o°K Temperatur in der Strömung = 74,5⁰K Dichte in der nicht gestörten Strömung

= 81.1o~⁶g/em⁵

Fig.32 ist ein Striogramm der Strömung, welches durch !Fotografieren desjenigen Bildes entstanden ist, welches sioh in der Ebene des das loch aufweisenden Schirmes ausbildet.

Auf diesem Striogramm entsprechen die hellen und dunklen Abschnitte Dichtegradienten in entgegengesetzten Eichtungen. Man erkennt die vom Angriffsrand des Profiles herrührende Stoßwelle und ebenso eine kleine Stoßwelle, die vom Auslauf srand stammt. Die Jbeiden dunklen Zonen, die ausgehend vom Profil auseinanderlaufen, sind Spannungszonen.

Diese qualitativen Beobachtungen werden durch numerische Auskünfte präzisiert, welche sich anhand der erfindungsgemäß gewonnenen Oszillogramme einholen lassen.

Pig.33 ist ein Oszillogramm des tangentialen Profiles, welches der Abtastung einer zur Richtung der Strömung parallelen Geraden entspricht, die 3 mm von der Mittelebene

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des Profils gelegen ist. Auf diesem Oszillogramm entspricht der Maßstab der Ordinate, also der Steigungen, 24.Io ^rad/cm; auf der Abszisse repräsentiert 1 cm lo,47 mm des Stromfadens. Man bemerkt auf diesem Oszillogramm die jähe Veränderung, welche dem Durchlauf der Stoßwelle entspricht. Das Maß der maximalen Ordinate gestattet eine numerisohe Bestimmung. Weiterhin bemerkt man auf diesem Oszillogramm eine langsamere Veränderung im umgekehrten Sinne, die dem Durchgang des dunklen Seiles des Striogrammes aus der Fig.32 entspricht.

Fig.34 ist das Oszillogramm des entsprechenden normalen Profils Δ (x). Man erhält es durch elektronische Integration des in Fig.33 dargestellten Tangentialprofils. Auf dem Oszillogramm der Fig.34 entspricht der Maßstab der Normalenabweichungen auf der Wellenfläche ο,63μ je cm, d.h. für den betrachteten Stromfaden einer Dichteänderung von 75 x lo~ g/cm je om. Der Abszissenmaßstab ist der gleiche wie derjenige in Fig.33.

Der Maßstab der Uormalenabweichungen Δ wurde durch die Steigung desjenigen Oszillogrammes bestimmt, das der Integration eines konstanten Signales von 12,4»lo~^rad/cm entspricht. Dieses Signal ist in Fig.35 dargestellt. (Der Abszissenmaßstab auf diesem Oszillogramm ist 4,188 mm je cm).

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Pig.36 ist ein Oszillogramm des Normalenprofils, welches vor dem Einblasen, d.h. vor Inbetriebnahme des Strömungskanals aufgenommen wurde. Es zeigt die Deformationen der Wellenfläche in Abwesenheit sämtlicher aerodynamischer Phänomene. Diese Deformationen gehen auf die optische Qualität der benutzten Spiegel der Vorrichtung zurück. Sie dürfen hier nioht vernachlässigt werden, da das untersuchte aerodynamische Phänomen relativ schwache optische Iffekte zeigt. (Die maximale Änderung des optischen Weges, welche aus der Durohquerung der Strömung resultiert, entspricht im wesentlichen ο,5μ, d.h. einer Lichtwellenlänge). Der Abszissenmaßstab auf dem Oszillogramm der Pig.36 ist der gleiche wie in den Pig.33 und 34·. Der Ordinatenmaßstab ist o,63 μ je cm.

Pig.37 zeigt die Überlagerung der normalen Profile, wie sie vor und während des Einblasens gewonnen wurden, also die Überlagerung der Profile aus den Pig.34 und 36. Die durch Differenzbildung dieser beiden Profile erhaltene Kurve ist für das reine aerodynamische Phänomen kennzeichnend, da der Einfluß der Spiegelunvollkommenheiten eliminiert ist. Eine solche Kurve ist in Pig.38 dargestellt.

Die Erfindung zieht weiterhin Ausführungsformen in Betracht, die sich insbesondere für die Untersuchung solcher Phänomene

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eignen, "bei denen sich, sehr schwache Abweichungen des Lichtverlaufs "bemerkbar machen, und die dadurch, gekennzeichnet sind, daß man als Ersatz für die Schneide Doppelprismen in einem entsprechenden Aufbau anwendet, wie sie in der Interferenzstrioskopie benutzt werden. Man untersucht in dieser Weise diejenigen Phänomene, für welcne die auftretende Abweichung ausreichend schwach bleibt, so daß die hieraus resultierende Änderung in der Belichtung der lOtovervielfackerseile als proportional zur Abweichung betrachtet werden kann. Wenn man mit weißem Licht arbeitet, regelt man den !Farbton des Untergrundes in der grauen Zone des zentralen Interf©renzstreifens ein.

Die Erfindung sieht weiterhin Einrichtungen vor, die dazu dienen, Sohwingungseinflüsae, denen die Vorrichtung unterliegen kann, auf ein Minimum herabzudrücken oder sie zu annulieren. Zu diesem Zweck kann das durch, den Fotovervielfacher gelieferte Signal ein Hoehpaßfilter durchlaufen, das in der Lage ist, den Störeffekt der Schwingungen zjz unterdrücken, da die Frequenzen dieser Schwingungen im allgemeinen kleiner als diejenigen des Signals sind. Die Erfindung sieht außerdem eine besonders bevorzugte Ausftihrungsform vor, welche den Störeffekt der Schwingungen automatisch kompensiert und welche deshalb den Einsatz

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eines solchen Filters vermeidet. Diese Ausführungsform kann selbst dann verwendet werden, wenn die Abtastfreq.uenz relativ klein ist, so daß sich auf diese Weise also ©ine besonders feine Analyse ausführen läßt. Die Erfindung ist in diesem Falle dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal, welches dem vom Fotovervielfacher gelieferten Signal angelegt wird und welches im Falle der Überprüfung eines Kugelspiegels ein horizontales Signal ist, in Abhängigkeit von denjsaigen Schwingungen variiert, denen die Torrichtung unterworfen ist, so daß in jedem Augenblick der Einfluß der Schwingungen auf das vom Fotovervielfacher gelieferte Signal kompensiert wird. Eine Ausführungsform einer derartigen Einrichtung ist in Fig.39 dargestellt.

Der Aufbau umfaßt einen zum Gegenstand der Fig.l analogen Teil, d.h., daß in der Ebene des Bildes S* der lichtquelle S, welches von dem zu kontrollierenden Spiegel M geliefert wird, falls die Apparatur für diesen Zweck vorgesehen ist, eine Schneide C angebracht ist. Eine Linse ist derart angeordnet, daß sie in der Ebene eines Schirmes 29-j mit Loch Fj ein Bild des Spiegels M liefert. Ein Drehspiegel m ist so in das Strahlenbündel eingeschaltet, daß ein Fotovervielfacher PM₁, welcher hinter dem Loch F₁ liegt, im Verlauf der Rotation des Spiegels m die Licht-

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menge empfängt, welche derjenigen entspricht, die, ausgehend Ton den verschiedenen Elementen eines Bandes oder einer Linie des Spiegels M, welche mit Bezug auf die Linse 41 zum Loch F₁ konjugiert ist, über die Schneide C hinwegtritt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Teil des das strioskopische Bild transportierenden Bündels 15o vor Erreichen des Spiegels m abgelenkt, beispielsweise mit Hilfe eines halbdurchlässigen Blättchens 151. Quer sum Bündel 152, welches durch das Blättchen 151 reflektiert wird, ist ein Schirm 29p aufgestellt, und zwax in einer Position, die optisch mit Bezug auf die Linse zur Stellung des Spiegels M konjugiert ist. Der Schirm 292» der mit dem Schirm 29-i fest verbunden sein kann, besitzt einen Spalt Fp (Fig.4o). Weiterhin sind Mittel vorgesehen, die gewährleisten, daß in jedem Augenblick der Spalt Fg dem Bild des Bandes im Verlauf der Untersuchung des Spiegels M überlagert ist. Diese Mittel können aus einem Mechanismus zur Verschiebung des Schirmes 29p senkrecht zur Richtung des Spaltes Fg bestehen, und zwar nach jeder Rotation des Spiegels m. Man kann weiterhin zu diesem Zweck das halbdurchlässige Blättchen 151 drehbar um eine senkrecht zur Achse 19 gelegene Achse anordnen, wobei diese Drehachse in der Ebene der Fig.39 liegt. Hinter dem Spalt Fg ist unter Zwischenschaltung einer Feldlinse 153

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ein Fotovervielfacher-PM« angeordnet, so. ,daß das aus dem untersuchten Streifen austretende licht.auf den Fotovervielfacher PMp fällt. Bei jeder Untersuchung empfängt der Fotovervielfacher PM« eine Lichtmenge, die proportional zur gesamten oder halben (bei Zwischenschaltung eines absorbierenden Mediums) Lichtmenge ist, welche nacheinander durch die verschiedenen, zum Loch F₁ konjugierten Elemente des Bandes während der Analyse des Spiegels M läuft. Das vom Fotovervielfacher PM₂ gelieferte Signal wird mit dem vom Fotovervielfacher PM- gelieferten Signal vermischt, wobei das resultierende Signal auf eine Weise behandelt werden kann, die zu derjenigen analog ist, wie sie bei der mit Bezug auf Fig.l beschriebenen Ausführungsform ausgeführt wird. Tor den Fotovervielfacher PMp —wird ein absorbierendes Medium 154 gestellt, das auf diese Weise den gewünschten Ursprung desjenigen Diagramms definiert, welches für das von PMp herrührende Signal repräsentativ ist. Dieses Signal wird natürlich durch diejenigen Schwingungen beeinflußt, denen die Vorrichtung unterliegt und deren Effekte sich sowohl im durch das Element 151 reflektierten Bündel wie auch in demjenigen Bündel bemerkbar machen, das dieses Element durchquert, so daß also durch die Vermischung der von PM- und PMp gelieferten Signale man automatisch die Kompensierung

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der erwähnten Schwingungseffekte erreichen kann. Vorzugsweise ist die optische Dichte des benutzten absorbierenden Mediums einstellbar. Eine solche einstellbare Dichte läßt sich beispielsweise auf einer Scheibe realisieren, deren Durchlaßfaktor progressiv verläuft. Die Scheibe ist verschiebbar, um so die Abschwächung im erforderlichen Maße zu regeln. Bei dieser Vorrichtung beeinflussen evtl. Intensitätsschwankungen der Lichtquelle ebenfalls das gewonnene strioskopische Signal nicht.

Im Falle einer Vorrichtung für die Untersuchung aerodynamischer Phänomene kann eine analoge Anordnung benutzt werden, wobei das Kompensationssignal dann aus einem nicht gestörten Bereich der Strömung, beispielsweise stromaufwärts von dem Modell, herrührt.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen gemäß der Erfindung wird die Untersuchung mit Hilfe eines drehenden Spiegels vorgenommen. Die Erfindung sieht auch Ausführungsformen vor, bei denen die Analyse mit Hilfe anderer Mittel ausgeführt wird. Insbesondere kann die Analyse des strioskopischen Bildes in einer Weise vollzogen werden, die demjenigen Vorgehen entspricht, welches im Fernsehen für die Übertragung von Bildsignalen zur Anwendung gelangt. Eine solche Ausführungsform wird nunmehr beschrieben.

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In diesem !FaIl umfaßt ein Aufbau gemäß der Erfindung eine !Fernsehkamera loo sowie eine Torrichtung lol, die auf der empfindlichen Fläche Io2 der Kamera ein strioskopiselxes Bild oder ein Striogramm Io3 liefert, wobei das.Striogramm Zonen besitzt, deren Aufhellungsuntersohiede auf strioskopischem Wege gewonnen wurden.

Die im Ausgangskreis der Kamera auftretenden Bildsignale v, welche in üblicher Weise aus Zeilenanfangs.signalen Y- und aus Bildanfangs- oder Rastersignalen t bestehen, werden an eine Einrichtung Io5 angelegt, welche sie einerseits unverändert auf einen Stromkreis Ιοβ und außerdem auf einen zweiten Stromkreis lo? lediglich die Rastersignale überträgt. Die Eastersignale t werden durch den Stromkreis Io7 an eine eine Verzögerung erzeugende elektronische Einrichtung Io9 angelegt, welche in ihrem Ausgangskreis lic Impulse liefert, von denen jeder einem Rastersignal t entspricht und die mit Bezug auf die genannten Signale eine bestimmte Verzögerung besitzen.

Die von der Einrichtung Io9 gelieferten Impulse werden über einen Stromkreis 112 an eine elektronische Kippvorrichtung 115 angelegt, die bei jedem empfangenen Impuls i ein rechteckiges Signal r von bestimmter Dauer liefert,

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das regelbar-sein. kann. Die Amplitude dieses rechteckigen. Signales r kann ausgehend von einem Betätigungsorgan 117 geregelt werden, welches zur Vorrichtung 113 gehört. Das rechteckige Signal r wird über einen Stromkreis 114 an den Eingang einer Mischeinrichtung 115 gelegt, die auf der anderen Seite das Bildsignal ν über den Stromkreis Io6 empfängt. Ein Ausgang der Mischeinrichtung 115 wird an einen Oszillographen Io8 angelegt, der auf der anderen Seite mit der Einrichtung Io9 derart verbunden ist, daß jeder von der erwähnten Einrichtung gelieferte Impuls i den Betrieb des Oszillographen auslöst, und zwar für eine Untersuchung entlang einer Linie, wobei die Untersuchung bis zur Ankunft eines neuen Impulses i aufhört. Der Ausgang 118 der Mischeinrichtung ist weiterhin mit dem Eingang eines elektronischen Integrators 119 verbunden, dessen Ausgangskreis 12o mit einem Kathodenstrahl szillographen oder vorzugsweise auch mit einem zweiten Strahl des»Oszillographen Io8 in -Verbindung st.eht, dessen erster Strahl mit dem Stromkreis 116 verbunden ist. Ein vom Stromkreis Io4 abgeleiteter Kreis 121 legt das Bildsignal ν an einen Jernsehempfanger 122 an, welcher auf der anderen Seite über einen Stromkreis 123 ein Rechtecksignal konstanter Amplitude empfängt, das von gleicher Dauer wie das Signal r ist und leicht ausgehend von dem Signal r selbst erhalten werden kann.

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Der Betriebsablauf dieser Vorrichtung vollzieht sich in fo.lgender Weise:

Wenn der Schirm Io2 der Kamera ein strioskopisches Bild empfängt, bildet der mit der Kamera verbundene Fernsehempfänger auf seinem Schirm 124- (Fig. 43) ein'Bild 125 aus, welches ein Striogramm ist. Die von der Einrichtung Io9 gelieferten Impulse lassen auf dem Striogramm eine horizontale Linie 126 erscheinen, die in dunkel oder hell mit dem übrigen Striogramm in Kontrast steht. Beim Regeln des Verzögerungsgenerators Io9 mit Hilfe des Organes 111 verschiebt sich die kontrastierende Linie naoh oben oder unten; für eine bestimmte horizontale Linie kann man deren Ursprung derart verändern, daß er mit dem Rand des Striogramms zusammenfällt.

Die gleichen, an den Oszillograph Io8 angelegten Impulse i lösen den Lichtfleck des letzteren aue, um den Teil des in diesem Augenblick an den Oszillographen über den Stromkreis 116 angelegten Signales, das der Linie 126 entspricht, darzustellen. Am Oszillograph erscheint also auf dessen erster Leitung ein Linienzug, wie bei 127 dargestellt, welcher für die Aufhellung der Linie 128 des. auf die empfindliche Fläche Io2 der Kamera loo projezierten

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strioskopischen Bildes, we3.oh.er die auf dem Empfänger 122 sichtbar gemachte Linie 126 entspricht, repräsentativ ist, jedoch unter Berücksichtigung der Zufügung des rechteckigen Signales r. Der Linienzug 127 ist ein "Tangentialprofil", das demjenigen Phänomen entspricht, welches von der strioskopischen Vorrichtung 1öl gerade behandelt wird. Ausgehend von diesem Linienzug kann man nicht nur qualitative, sondern auch quantitative Ergebnisse mit Bezug auf die untersuchten Phänomene gewinnen.

Der Integrator 119 liefert ein Signal, dessen Darstellung in der zweiten Leitung des Oszillographen Io8 ein Linienzug 13o ist, der für das entsprechende Formalprofil im Bereich des durch die Vorrichtung Io 1 untersuchten Phänomens repräsentativ ist. Die Beobachtung des Schirmes 124 gestattet es in jedem Augenblick, den Abschnitt des Organes oder Phänomenes, welches untersucht wird, zu lokalisieren»

Im folgenden wird auf die Fig.44 Bezug genommen. Bei der dort dargestellten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist die die Impulse i liefernde Einrichtung Io9 über den Stromkreis Uo mit einer Kippvorrichtung 131 verbunden, die über den Kreis 132 mit einem "gate" oder elektronischen Tor 133 in Verbindung steht, das andererseits*über den Stromkreis 134 die Zeilensignale V₁ empfängt. Der Ausgang 135 des

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lores 135 wird sowohl an die die Rechtecksignale r liefernde Einrichtung 113 als auch an den Kathodenstrahloszillographen Io8, angelegt. Bei dieser Ausführungsform läßt das elektronische Tor 133 kein Zeilensignal v.j passieren, solange es kein Signal aus der Kippvorrichtung 131 empfängt. Wenn diese letztere von .der Einrichtung Io9 einen Impuls i empfängt, liefert sie ein Rechtecksignal, das die Torschaltung 133 derart debloekiert oder öffnet, daß diese das erste Zeilensignal v- passieren läßt, welches ihr über den Stromkreis 134 zugeführt wurde. Unmittelbar hierauf blockiert die Torschaltung wieder bis zur Ankunft des nächsten Rechtecksignales über die Leitung 132. Das auf diese Weise die Torschaltung 133- durchquerende Signal v., wird an die Einrichtung 113 und den Oszillographen Io8 angelegt; der Steuerimpuls ν-, der immer dem Zeilenanfang entspricht, unterliegt keinen Fluktuationen mit Bezug auf ein Rastersignal t; man vermeidet so Bildverschiebungen ' auf dem Schirm des Oszillographen Io8, welche Fluktuationen zwischen der.durch die Einrichtung Io9 eingeführten Verzögerung und dem Zeitintervall, das ein Rastersignal von der Linie im Verlauf der Untersuchung trennt, entsprechen würden.

Nunmehr wird noch auf Fig.45 Bezug genommen. Bei der in dieser Figur dargestellten zusätzlichen Verbesserung ist

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der Stromkreis 135 an den Eingang einer Kippvorrichtung 156 angelegt, deren Wirkungsdauer mit Hilfe eines Organes, das zur Kippvorrichtung gehört, beliebig regelbar ist. Das vordere Ende des von dieeer Kippvorrichtung gelieferten Rechteoksignals r¹ dient dazu, in einer Einrichtung 137 einen Impuls v'.j zu erzeugen, welcher über einen Stromkreis 138 sowohl an die Einrichtung 113 als an den Oszillographen Io8 angelegt wird. Man kann auf diese Weise den Oszillographen Io8 und die Einrichtung 113 synohronisieren, und zwar nicht nur auf ein Zeilenanfangssignal, sondern auch auf den effektiven Beginn eines Striogramms, was dann vorteilhaft ist, wenn das von der Vorrichtung lol gelieferte Striogramm in seiner Gesamtheit im Inneren des Feldes der empfindlichen Fläche der Fernsehkamera loo liegt.

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Claims (1)

1. - ei -

   • ·

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   Patentanspruch»

   1. Vorrichtung sur Messung optischer Weguntersohied· unter Verwendung einer undurchsichtigen Sehneide mit geradliniger Kant·* die in ein Liohtbündel eingeschoben wird, das τοη strahlen gebildet wird, deren optische Wegunteraohiede gemessen werden sollen, dadureh gekennzeichnet, daß das Bündel von strahlen geliefert wird, die au« einer rechteckigen ?läohe stammen, deren Bild in der üben· der Sehneide zwei zu der Schneidenkante parallele Seiten besitzt, wobei der Ton der Schneide nioht abgedeckte Teil des Bündels auf -Biarichtungen fällt, die quantitativ gegenüber dea empfangenen Strahlenfluu empfindlich sind,

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet duroh Einrichtungen, um die von einer schmalen Scheibe des nicht verdeckten Bündelabschnittes transportierte Energie zu messen, wobei die die Sohelbe begrenzenden Ebenen senkrecht zur Sohneidekante liegen.

   3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nioht abgedeckte Teil des Bündels auf einen Drehspiegel fällt, der diesen Seil auf einen mit einem Loch versehenen, undurchsichtigen üchirm wirft, hinter welchem die quantitativ auf den Strahlenfluß ansprechenden Mittel, vorzugsweise ein Fotovervielfacher, angeordnet sind·

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   4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daJ der Schirm senkrecht zu den Begrenzungsebenen der Scheibe versohieblioh ist·

   5« Vorrichtung nach Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Schirmes mit einer solchen Geschwindigkeit vonatatten geht» daß eie während der Zeit für eine volle Umdrehung des -Drehepiegels gleich der -Jicke der Scheibe ist·

   6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versehiebungsbewegung des Schirmes kontinuierlich erfolgt·

   7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm während einer vollen Umdrehung des Drehspiegels unbeweglich bleibt und sieh dann plötzlich um eine der Soheibendicke entsprechende Größe verschiebt.

   6« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» zur Überprüfung eines Spiegele, dadurch gekennzeichnet, daß dem von dem fotovervielfacher gelieferten elektrischen Signal ein weiteres elektrisches Signal augefügt ist, wie es von dem Fotovervielfacher unter gleichen Umständen, jedoch im Zusammenhang Kit einem vollkommenen Spiegel geliefert würde.

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   . .BAQORiQINAL

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   9. Vorrichtung naoh Ansprüchen t und β für die Überprüfung der Kugelgestalt eines "sphärischen" Spiegele, dadurch gekennzeichnet, daß das zugefügte elektrisehe Signal dureh einen rechteckigen Zacken dareteilbar ist*

   10· Vorrichtung naoh Ansprüchen t und 9t dadurch gekenneeiohne t, daß Einrichtungen vorgesehen sind* um die Amplitude und die Dauer des durch einen rechteckigen Zacken darstellbaren Signalee zu regeln·

   11. Torrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß Einriehtungen τοrgesehen sind, um die Sohneide in ihrer IDb ene parallel BU den Gr ent ebenen der Scheiben zu verschieben.

   12« Vorrichtung naoh Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Sohneide senkrecht zu ihrer Ebene zu verschieben.

   13· Vorrichtung naoh Ansprüchen 1 bis Θ, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Vermisohung der Signale gelieferte Signal an einen Kathodenstrahloseillographen gelegt ist·

   H* Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet» daß das durch die Signalvermisohung gelieferte Signal an «inen elektronischen Integrator gelegt

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   ORIGINAL !«SPECTED

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   15, Vorrichtung naoh Aneprüohen 1 bis Η» dadurch gekennzeichnet, daß dae von dem Integrator gelieferte Signal an einen KathodenstrahlooBillographen gelegt ist.

   16. Vorrichtung nach Aneprüehen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet! daß das von dem Fotovervielfacher gelieferte Signal mit einem von einem «weiten Fotovervielfacher gelieferten Signal vermischt ist und da8 der isweite Fotovervielfacher hinter dem Spalt eines zweiten Sohirmee aufgeeteilt ist, der einen konstanten Energieanteil empfängt« welcher von dem durch den ersten Schirm empfangenen Bündel transportiert wird, wobei die Seiten dee Spalte· parallel iu den Grensebenen der Scheiben liegen«

   17» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bie 7» zur Untereuohung aerodynamischer Phänomen« im Strönungsbereioh einee Btrömungskanals, dadurch gekennzeichnet« daß das auf die Schneide auftreffende Bündel den Ströaungsbereioh in Form paralleler Strahlen durchquert«

   18» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht abgedeckte feil Ate Bündel* auf die empfindliche Flucht einer Fernsehkamera fällt, bei der die Richtung der Linien öder Zeilen parallel: sur Bohneidenkante ist.

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   19. Vorrichtung aaoh Aneprmoh 1_t daeweh gekesMelohne«, der nioht abgedeckte fell, dee lüadil· auf die empfindlieh· fliehe einer ?ernaenka*era fällt.

   20. Vorriohtung n»eh lueprliohen t %i· t9» dftdnreh gtk*iui«tl«h-, dafi dl· Ton d«r Kaa#r» geli»X»rt*n Bildii«nal· ·α

   eind.

   21. Vorrichtung aa«h Anepriiehea 1 und £0» daduroh gektnnitlohn*t, daß der KathodeniitrÄhlQiiiillograpli auegehtad von Raater-Bignalen debloekiert tet» wtleh· TOA d«n Bildeignalen eind.

   22. Vorrichtung naoh Aneprüohea t Uftd 2I₉ diadureh zeioiuiei, daS die Blookieriigoal· »It lteug auf dit Haet er· ig nal· eine zeitlioh«s V«raÖg«ruiiÄ attfrvivtn.

   25· Vorrichtung nach Aneprüehtn 1 umd 22, dadurch gek«na-Ätichnet, daß die ZeitToraögerung einetβUfcsr- is*t.

   24. Vorrichtung naoh Aneprüohen f und 19» deduroh gekenn-β ei ohne t, daß dl· tos. d»r Ksuaera gelieferten Bildsignale an einen Ferneeheapfäager angelegt eind.

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   25. Vorrichtung amok Ansprüchen 1 und 24» dadurch gekenne ei ohne t, dsJ dtr iernseheapfanger weiterhin dureh Signale angetrieben ist, die duroh di· iloekiereignal· ausgelöst sind*

   26. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 29» dadurch gekennzeichnet, daß di· ausgelösten Signal· ein· Dauer besitzen, die im wesentlichen gleich dem Überstreichen einer Zeile der empfindlichen Kaaerafläohe gleich 1st«

   27« Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 20» dadurch gekenns ei ohne t, dafi die Bildsignal· »it einem rechteckigen Zacken Ton eineteilbarer Amplitude und Bauer rermischt sind» beror sie an den Kathodenstrahloseillographen gelegt sind.

   28. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 27, daduroh gekenn*

   zeichnet» äm& die aus der Yeraiechung resultierenden Signale an einen Integrator gelegt alnd» dessen Ausgang an einen Kathodenstr&hlossillographen gelegt ist·

   29* Vorrichtung nach Ansprüchen f und 22» dadurch gekenn» aeiohnet@ daß die Bloeklersignale roa einer Torschaltung geliefert ßi&d, die ausgehend von den mit Bezug auf die Haster-Bignale €©r Kamera verzögerten öigaalen steuerbar ist ₉ um das unmittelbar nachfolgende Zeilenanfangssigrml passieren zu lassen.

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   30* Vorrichtung nach Aniprüehtn 1 und 29ι dadurch g«k«nn-■tlohntt, daß da· Bloolcltriignal alt Btiug auf tin anfangeeignal In einettlltoartr Wei·· Ttnögert

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