Z chwila odchylenia wiazki promieni swietlnych, na pierwotny prad o czestotliwosci 120 Hz naklada sie prad o czestotliwosci 60 Hz. 5711757117 3 Za pomoca filtru tlumi sie wszystkie czestotliwos¬ ci powyzej 60 Hz, aby nie przeciazac wzmacnia¬ cza i tym samym obnizac czulosc calego obwodu regulacyjnego. Serwomechanizm naprowadza od¬ powiedni uklad optyczny. Metoda ta posiada znaczne wady. I tak nierównomierny rozklad na¬ tezenia swiatla w przekroju wiazki promieni swietl¬ nych powoduje to, ze polozenie zerowe nie jest symetryczne wzgledem trójkatne} przeslony. Drga¬ nia wiazki swietlnej odbywaja sie wzdluz prostej równoleglej do podstawy trójkata. Aby to zapew¬ nic trzeba stosowac kosztowne przyrzady pomoc- -lAcze. Wiazka promieni swietlnych, przepuszczo¬ na przez przeslone, wytwarza na fotokatodzie ru¬ choma plamke swietlna. Poniewaz czulosc katody w róznych punktach zawsze wykazuje pewne roz¬ niece, powstaje dodatkowy sygnal, powodujacy bledy pomiarowe. Zachodzi tez potrzeba odfiltro- wywania w dodatkowych urzadzeniach skladowej o czestotliwosci 60 Hz, wystepujacej na skutek odchylenia oprócz pradu uzytecznego o czestotli¬ wosci 120 Hz.Wreszcie znany jest sposób samoczynnego na¬ stawiania sie fotokomórki na maximum lub mi¬ nimum w polu promieniowania o zmieniajacym sie gradiencie. Sposób ten polega na uzyciu drgajacej szczeliny do przeszukiwania pola promieniowania w kierunku zmian pola. Powstajace przez to w fo¬ tokomórce zmienne napiecie sluzy do sterowania silnika naprowadzajacego. Tego sposobu uzywa sie najchetniej do analizowania linii widmowych o nie¬ równomiernym rozkladzie natezenia w kierunku analizowanym.Amplituda drgan szczeliny musi byc mala w po¬ równaniu z wymiarami pola promieniowania, a szerokosc szczeliny powinna stanowic co najwy¬ zej jedna czwarta do polowy amplitudy drgan.Wymogi te i warunki nie daja sie jednak prze¬ niesc do techniki pomiaru odchylenia jednorodnej wiazki swietlnej, poniewaz szczelina drgajaca w jednorodnym polu promieniowania nie daje przy malych przesunieciach tego pola zadnego sy¬ gnalu, jezeli amplituda drgan i szerokosc szcze¬ liny sa znacznie mniejsze od szerokosci pola.. Zadaniem omawianego wynalazku jest stworze¬ nie urzadzenia fotoelektrycznego do ciaglego po¬ miaru wychylenia wiazki promieni swietlnydi, po¬ wodowanego przez obiekt badany, w którym mimo niewielkiego nakladu srodków zachodzi jedno¬ znaczne okreslenie polozenia zerowego, nie maja wplywu zmiany natezenia strumienia swietlnego i nie ma potrzeby filtracji niepozadanych sklado¬ wych pradowych.W mysl wynalazku zadanie to rozwiazano tak, ze w polozeniu równowagi nie przecinaja sie kon¬ tury obrazu wlotu swiatla i czynnej czesci prze¬ slony, oraz ze zastosowano urzadzenie optyczne, rzucajace na czujnik fotoelektryczny obraz pew¬ nego wycinka wiazki promieni, majacego równo¬ mierna jasnosc i znajdujacego sie w spoczynku.W ten sposób w polozeniu równowagi wytwarza sie w czujniku fotoelektrycznym sygnal pradu sta¬ lego, dzieki czemu zmiany jasnosci obrazu wlotu swiatla nie maja wplywu na pomiar. W stanie niezrównowazenia powstaje w czujniku fotoelek¬ trycznym sygnal pradu zmiennego. SygnaJ ]ten w znanym obwodzie pomiarowym i regulacyjnym wywoluje zrównowazenie. Drgania obrazu wlotu swiatla wzgledem przeslony moga byc kolowe lub 5 liniowe. Drgac moze wlot swiatla, jego obraz, lub przeslona. Oprócz tego wynalezione urzadzenie uniemozliwia drgania plamki swietlnej, wytworzo¬ nej na czujniku fotoelektrycznym.Czesc przeslony, wspólpracujaca z wlotem swia- 10 tla lub jego obrazem, moze byc dla swiatla prze¬ puszczalna lub tez nieprzepuszczalna.Jezeli przeslona posiada czesc czynna, podobna do obrazu wlotu swiatla, to róznice miedzy obra¬ zem a czescia czynna polegaja jedynie na ich wy- 15 miarach. Przy tym jest bez znaczenia, czy wieksze sa wymiary obrazu wlotu czy tez podobnej don czesci przeslony. Musi byc jedynie spelniony wa¬ runek, aby w stanie zrównowazenia w czasie drgan wzgledem siebie obraz wlotu swiatla nie 20 opuszczal podobnej don czesci przeslony, jezeli jest ona wieksza od obrazu, lub tez aby czesc przeslony podobnej do obrazu nie wychodzila po¬ za obraz, jezeli jest ona mniejsza od obrazu.Zaleca sie wykonac prostokatny ksztalt wlotu 25 swiatla oraz przeslony. Zalete prostokatnego ksztaltu wlotu swiatla oraz czynnej czesci prze¬ slony stanowi stromosc powstajacego przy wychy¬ leniu sygnalu elektrycznego. Zaleta jest takze znacznie mniejszy naklad, potrzebny przy odpo- 30 wiednim wymiarowaniu obrazu wlotu swiatla, przeslony i amplitudy drgan dla uzyskania kolo¬ wego ruchu wzglednego, niz dla ruchu wzgledne¬ go liniowego.Przeslona lub jej czesc czynna moze byc za- 35 opatrzona w specjalne wyciecia, które przyczynia¬ ja sie do zwiekszenia zakresu, w którym obraz wlotu swiatla jest naprowadzony na przeslone.Mozliwa jest kontrola gotowosci aparatu do pracy przez wytwarzanie w stanie niezrównowazenia 40 dodatkowego sygnalu o dwukrotnie wyzszej cze¬ stotliwosci, niz czestotliwosc sygnalu pradu zmien¬ nego.Ten sygnal dodatkowy wywolywany jest na przyklad przy niezmienionych wymiarach obrazu 45 wlotu swiatla i czynnej czesci przeslony przez zwiekszenie amplitudy ich wzajemnych drgan.Przedmiot wynalazku nadaje sie szczególnie do¬ brze do rejestracji wspólczynników zalamania przeplywajacych cieczy lub gazów, przy czym B0 obiekt mierzony przeplywa przez kuwete pryzma¬ tyczna, wykonana w znany sposób. Dalsze zasto¬ sowania, to rejestracja gradientów wspólczynnika zalamania w osrodkach uwarstwionych, kontrola kolejnych warstw cieczy lub gazów w zbiornikach 55 lub tez kontrola cial stalych na rysy wewnetrzne.Dalej mozna tez badac jakosc powierzchni prze¬ zroczystych cial stalych przez przeswietlenie lub tez lustrzanych powierzchni przez naswietlenie.Wynalazek zostanie objasniony blizej na pod- 6o stawie rysunku. Na fig. 1 przedstawiony jest przy¬ klad wykonania przedmiotu wynalazku w ujeciu schematycznym, na fig. 2 — przeslone, na fig. 3 a—d wykresy sygnalów z czujnika w róznych wa¬ runkach, na fig. 4 a—c — trzy ksztalty przeslon, 65 a na fig. 5 przedstawiony jest wykres amplitudy5 57117 6 sygnalu z czujnika w zaleznosci od wychylenia w pozycji równowagi.Na fig. 1 w poblizu kuwety 3, zawierajacej ba¬ dany obiekt, znajduje sie obraz zródla swiatla 1, rzucony przez kondensor 2. Szczelinowy wlot swiat¬ la 4, oswietlony przez zródlo swiatla 1, jest umieszczony w przedniej plaszczyznie ogniskowej obiektywu 5, a jego powstaje w plaszczyznie prze¬ slony 7 pod dzialaniem soczewki 6. W poblizu kuwety 3 lub w plaszczyznie z kuweta zwiazanej jest umieszczona przeslona obiektu 8. Przeslona jest nieruchoma, lub tez przesuwna w kierunku pro¬ stopadlym do osi optycznej X—X, co ma na celu badanie obiektu, w róznych punktach. Pomiedzy obiektywem 5 a soczewka 6 promienie biegna równolegle i na tym odcinku znajduje sie zbiez¬ na plytka klinowa 9, wirujaca wokól osi optycz¬ nej X—X. Za pomoca soczewki 10 umieszczonej bezposrednio za przeslona 7 tworzy sie na foto¬ komórce 11 obraz przedniej (w stosunku do bie¬ gu promieni) plaszczyzny plytki.Wspólne zródlo energii 12 zasila równoczesnie silnik modulacyjny 14 o stalej fazie, obracajacy stale w czasie pomiaru plytke 9 za posrednictwem walka 13, i równoczesnie serwomotor 15. Ten osta¬ tni porusza za posrednictwem mechanizmu 16 i 17 zwierciadlo 18, umieszczone w biegu promieni two¬ rzacych obraz, a sluzace do zmiany kierunku swiatla i do zrównowazania. Celem jego ruchu jest naprowadzanie obrazu szczeliny w plaszczyzne przeslony. Do mechanizmu 16, 17 jest przytwier¬ dzona wskazówka 19, która na odpowiednio wy- cechowanej skali 20 pokazuje wartosc naprowa¬ dzajacego przesuniecia. Serwomotor 15 jest pola¬ czony z fotokomórka 11 za posrednictwem wzmac¬ niacza 21, zasilanego ze wspólnego zródla 12.Wiazka promieni swietlnych, wysylana przez zródla 1 przebiega kolejno przez kondensor 2, szczeline 4 obiektyw 5 i przeslone obiektu 8, a na¬ stepnie kuwete 3, w której ulega odchyleniu przez badany obiekt.Wiazka promieni zostaje nastepnie odbita przez zwierciadlo 18, zmieniajac kierunek w przyblize¬ niu o kat prosty, przebiega przez zbiezna klino¬ wa plytke 9 i pod dzialaniem soczewki 6 wytwa¬ rza obraz szczeliny 4 na przeslonie 7. Wskutek nieustannego obracania sie wchodzacej w sklad modulatora klinowej plytki 9 wokól osi optycznej X—X obraz szczeliny 4 drga w otworze 22 prze¬ slony 7 w stanie zrównowazenia przyrzadu. Ponie¬ waz jednak soczewka 10 wytwarza obraz pewnego przekroju wiazki promieni swietlnych, znajdujace¬ go sie w spoczynku, oswietlona jest stale ta sama powierzchnia fotokomórki 11 ze stalym nateze¬ niem. Natezenie oswietlenia zmienia sie tylko wtedy, gdy badany obiekt odchyli wiazke promie¬ ni, wskutek czego obraz szczeliny drga juz nie tylko w otworze przeslony 22. Zmiana natezenia plamki swietlnej powstajacej na fotokomórce 11 pobudza komórke do wytwarzania sygnalu pradu zmiennego, który zostaje wzmocniony we zmac- niaczu 21 i za pomoca serwomotoru 15 tak dale¬ ko i w takim kierunku porusza zwierciadlo 18 i wskazówke 19 ze zostaje osiagnieta równowaga.Szczelina 4, sluzaca jako wlot swiatla, ma za¬ zwyczaj ksztalt prostokatny, mozliwe sa jednak i inne uksztaltowania. Wlot moze na przyklad sta¬ nowic siatke. Ksztalt przeslony 7 zalezy od ksztal¬ tu wlotu, nie musi jednak koniecznie byc taki 5 sam. Przeslona moze byc tak uksztaltowana, ze w polozeniu równowagi przechodzi albo cale swia¬ tlo obrazu szczeliny, albo jego czesc, albo taz mo¬ ze miec miejsce calkowite zaciemnienie.Naprowadzanie na zero moze sie odbywac za- • 10 miast obrotu zwierciadla 18 takze w inny sposób, na przyklad przez przesuwanie przeslony, lub tez tak, ze wszystkie elementy przyrzadu, lezace w biegu promieni, zaczynajac od plytki 9, a kon¬ czac na fotokomórce 11 sa zamontowane na wsp61- 15 nym ramieniu i zostaja razem przesuniete do po¬ lozenia zerowego. Zamiast odczytu na skali 20 mozna tez stosowac rejestracje lub sygnalizacje.Fig. 2 przedstawia przyklad wzglednych wymia¬ rów szerokosci obrazu szczeliny 5, szerokosci prze- 20 slony t i amplitudy drgan u. Dlaf unikniecia stre¬ fy martwej musi byc spelniony warunek, ze dla st. Z tego samego powodu musi byc *dla st spelniony warunek a—2u stawia sie wymaganie, aby w polozeniu zerowym 25 nie wystepowal sygnal zaklócajacy o wyzszej czestotliwosci, to w obu przypadkach moze byc tylko znak równosci. Poniewaz periodyczny ruch wzgledny obrazu szczeliny 4 i przeslony 7 moze byc równiez kolowy, na przyklad przy utyciu pro¬ so stej plytki klinowej 9 (fig. 1), to dlugosci obrazu szczeliny i przeslony musza tak byc wzajemnie dobrane, aby w czasie tego periodycznego ruchu wzglednego ich waskie boki sie przecinaly. Na - fig. 2 przedstawiono trzy polozenia 4, 4', 4° obrazu 35 szczeliny podczas jednego okresu drgania.Na fig. 3a do 3d podano kilka sygnalów z czuj¬ nika w róznych polozeniach równowagi. Wykresy od a do c spelniaja warunek s + 2u = t. Na wy¬ kresie a wystepuje tylko sygnal pradu stalego, 40 podczas gdy na wykresie b nastapilo przesuniecie w prawo, a na wykresie c przesuniecie w lewo.Sygnaly pradu zmiennego maja róznice faz o jc Na wykresie d zachodzi s + 2ut, obraz szczeliny (fig 2) przecina w stanie zrównowazenia w trakcie 45 wzglednych drgan oba brzegi przeslony. Wynika stad stosunkowo maly sygnal pradu zmiennego o podwójnej czestotliwosci. Ten sygnal mozna za¬ stosowac do kontroli stanu gotowosci aparatu do pracy, poniewaz znika on w razie uszkodzenia 60 zródla swiatla, silnej absorpcji w próbce, za du¬ zego odchylenia promienia swietlnego, uszkodzenia wzmacniacza lub silnika. Przy tym tak sie do¬ biera wielkosc sygnalu o podwójnej czestotliwosci, ze ani nie zachodzi przeciazenie wzmacniacza, ani 55 nie zmniejsza sie wzmocnienie w obwodzie regu¬ lacyjnym ani tez nie zachodzi potrzeba filtracji.Wychylenia obrazu szczeliny w jedna lub w dru¬ ga strone nie moga byc wieksze, niz szerokosc przeslony (w przypadku s 60 zu szczeliny (w przypadku st). Jezeli w obiekcie nagle wystepuja duze zmiany, to naprowadzanie zawodzi w sposób wyzej podany. Faktowi temu mozna jednak zapobiec przez szczególne uksztal¬ towanie przeslony lub szczeliny, es Na fig. 4a do 4c pokazano trzy mozliwe wyko-7 57117 8 nania zwiekszajace wielokrotnie zakres cizialania przeslony. Jezeli do przeslony szczelinowej dodac szpare poprzeczna, tak, ze ma ona ksztalt krzyza iub litery T, to naprowadzanie dziala jeszcze wte¬ dy, gdy nastapi nagle wychylenie, przekraczajace szerokosc przeslony.Dlugosc skrajnych odcinków dodatkowej szpary poprzecznej musi byc mniejsza od szerokosci prze¬ slony, aby byl zapewniony powrót do pozycji równowagi. Dalsze poszerzenie zakresu jest mozli¬ we przez wykonanie szpary poprzecznej w ksztal¬ cie stopni.Na fig. 4a przedstawiono dwa stopnie, z których kazdy ma mniejsza szerokosc, niz obraz wlotu swiatla 4. Zamiast szpary stopniowanej mozna, jak pokazano na fig. 4b stosowac takze zbiezna.Inny sposród mozliwych ksztaltów przeslony jest przedstawiony na fig. 4c. Jest on tak wykonany, ze wiazki promieni, przebiegajace w poblizu osi optycznej zostaj4 zatrzymane, a przepuszcza sie tylko promienie biegnace dalej z boku. Równiez wlot swiatla moze miec jeden z pokazanych ksztaltów, wówczas przeslona ma odpowiedni ksztalt geometrycznie prostszy. Oprócz tego, ze wlot swiatla i przeslona maja specjalnie dobrany ksztalt, nalezy tez zapewnic przy odchyleniu wiaz¬ ki powstanie sygnalu pradu zmiennego o fazie od¬ powiedniej dla ponownego naprowadzenia.Jak widac na fig. 5, natezenie I sygnalu z czuj¬ nika jest szczególnie duze a tym samym i skutecz¬ nosc naprowadzania, dopóki odchylenie A od po¬ lozenia zerowego wynosi co najwyzej szerokosc przeslony. Jednakze takze po przekroczeniu tej szerokosci sygnal istnieje nadal, a wiec dziala tez na prowadzenie. Wykres przedstawia dzialanie przeslony prostokatnej ze zbieznymi szparami po¬ przecznymi (fig. 4b). PL