RU164704U1

RU164704U1 - DEVICE FOR CHRONOGRAPHIC REGISTRATION OF OPTICAL RADIATION

Info

Publication number: RU164704U1
Application number: RU2015149252/28U
Authority: RU
Inventors: Олег Николаевич Дулин; Владимир Геннадьевич Каменев; Виктор Михайлович Кузин; Виталий Николаевич Туркин; Александр Сергеевич Шубин
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2016-09-10

Abstract

Устройство для хронографической регистрации оптического излучения, содержащее скоростной фотохронографический регистратор (СФР), в состав которого входят пульт управления и фотокамера, в состав которой входят последовательно расположенные на одной оптической оси входной объектив, электромагнитный затвор, выходной объектив и подвижное зеркало, фотокамера также содержит электрический двигатель, соединенный с подвижным зеркалом, и датчик положения зеркала, также устройство содержит формирователь задержанного импульса, генератор импульсов оптического излучения, разветвитель, устройство ввода излучения, генератор модулированного оптического излучения, компьютер, информационный вход пульта управления соединен с выходом датчика положения зеркала, выходы пульта управления соединены с управляющим входом исследуемого объекта, электромагнитным затвором, электрическим двигателем, формирователем задержанного импульса, генератором модулированного оптического излучения и регистратором оптического излучения, вход которого соединен с выходом детектора оптического излучения, а выход соединен со входом компьютера, детектор оптического излучения выполнен в виде преобразователя матричного типа оптического изображения в электрический сигнал, оптический выход генератора модулированного оптического излучения оптически соединен со входом устройства ввода излучения, выход формирователя задержанного импульса соединен со входом генератора импульсов оптического излучения, оптический выход которого с помощью разветвителя соединен с планкой с источниками излучения, которая расположена на одной оптическойA device for chronographically recording optical radiation, comprising a high-speed photo-chronographic recorder (SFR), which includes a control panel and a camera, which include an input lens, an electromagnetic shutter, an output lens and a movable mirror, sequentially located on the same optical axis, the camera also contains an electric an engine connected to a movable mirror and a mirror position sensor, the device also contains a delayed pulse shaper, an impu of optical radiation, a splitter, a radiation input device, a modulated optical radiation generator, a computer, the information input of the control panel is connected to the output of the mirror position sensor, the outputs of the control panel are connected to the control input of the object under study, an electromagnetic shutter, an electric motor, a delayed pulse shaper, a modulated generator optical radiation and an optical radiation recorder, the input of which is connected to the output of the optical radiation detector values, and the output is connected to the computer input, the optical radiation detector is made in the form of a matrix type optical image converter into an electrical signal, the optical output of the modulated optical radiation generator is optically connected to the input of the radiation input device, the output of the delayed pulse shaper is connected to the input of the optical radiation pulse generator, whose optical output is connected via a splitter to a strip with radiation sources, which is located on one optical

Description

Полезная модель относится к области высокоскоростной фотосъемки при исследовании однократных быстропротекающих физических процессов с использованием скоростного фотохронографического регистратора с зеркальной разверткой.The utility model relates to the field of high-speed photography in the study of single fast-flowing physical processes using a high-speed photo-chronographic recorder with a mirror scan.

В настоящее время для фотохронографической регистрации быстропротекающих процессов, сопровождающихся оптическим излучением, используют фотохронографы с зеркальной разверткой типа СФР, на фокальной поверхности которых расположен детектор, выполненный в виде преобразователя матричного типа оптического изображения в электрический сигнал.Currently, photochronographs for recording fast-moving processes accompanied by optical radiation use SFR-type photochronographs, on the focal surface of which there is a detector made in the form of a transducer of the matrix type of an optical image into an electrical signal.

Наиболее близким техническим решением к полезной модели (прототипом) является устройство для хронографической регистрации оптического излучения, описанное в патенте РФ №2485566, МПК G03B 39/02 и G04F 13/02, опубликованном 20.06.2013.The closest technical solution to the utility model (prototype) is a device for chronographically recording optical radiation described in RF patent No. 2485566, IPC G03B 39/02 and G04F 13/02, published on 06/20/2013.

Устройство содержит скоростной фотохронографический регистратор (СФР), в состав которого входят пульт управления и фотокамера с электромагнитным затвором, электрическим двигателем и датчиком положения зеркала, датчик меток времени, в состав которого входят источник модулированного оптического излучения и устройство ввода излучения, генератор импульсов оптического излучения с разветвителем, формирователь задержанного импульса, детектор оптического излучения, регистратор оптического излучения и персональный компьютер, информационный вход пульта управления соединен с выходом датчика положения зеркала, выходы соединены с управляющим входом исследуемого объекта, электрическим двигателем, электромагнитным затвором и генератором модулированного оптического излучения, выход источника модулированного оптического излучения оптически соединен с входом устройства ввода излучения, управляющие входы формирователя задержанного импульса и регистратора оптического излучения соединены с информационными выходами пульта управления, управляющий вход генератора импульсов оптического излучения соединен с выходом формирователя задержанного импульса, оптический выход генератора импульсов оптического излучения с помощью разветвителя соединен с планкой, содержащей матрицу оптических волокон, выводящих оптическое излучение из исследуемого объекта, детектор оптического излучения выполнен в виде преобразователя матричного типа оптического изображения в электрический сигнал и расположен на фокальной поверхности фотокамеры СФР, выход детектора оптического излучения соединен с входом регистратора оптического излучения, выход регистратора оптического излучения соединен с входом персонального компьютера.The device contains a high-speed photo-chronographic recorder (SFR), which includes a control panel and a camera with an electromagnetic shutter, an electric motor and a mirror position sensor, a time stamp sensor, which includes a modulated optical radiation source and radiation input device, an optical radiation pulse generator with splitter, delayed pulse shaper, optical radiation detector, optical radiation recorder and personal computer, information the input of the control panel is connected to the output of the mirror position sensor, the outputs are connected to the control input of the object under study, an electric motor, an electromagnetic shutter and a modulated optical radiation generator, the output of the modulated optical radiation source is optically connected to the input of the radiation input device, the control inputs of the delayed pulse former and recorder optical radiation connected to the information outputs of the control panel, the control input of the pulse generator optical radiation is connected to the output of the delayed pulse shaper, the optical output of the optical pulse generator using a splitter is connected to a strip containing an array of optical fibers that output optical radiation from the object under study, the optical radiation detector is made in the form of a matrix type optical image converter into an electrical signal and is located on the focal surface of the SFR camera, the output of the optical radiation detector is connected to the input of the optical recorder radiation, the output of the optical radiation recorder is connected to the input of a personal computer.

Недостатком прототипа является небольшая область регистрации в направлении развертки изображения, определяемая размером преобразователя матричного типа оптического излучения в электрический сигнал, на базе которого выполнен детектор оптического излучения из состава устройства для хронографической регистрации оптического излучения, который расположен на фокальной поверхности СФР. В прототипе размер преобразователя матричного типа, составляет ~1 см.The disadvantage of the prototype is the small registration area in the direction of the image scan, determined by the size of the transducer of the matrix type of optical radiation into an electrical signal, on the basis of which an optical radiation detector is made up of a device for chronographically recording optical radiation, which is located on the focal surface of the SFR. In the prototype, the size of the matrix type transducer is ~ 1 cm.

Техническим результатом является увеличение области регистрации в направлении развертки изображения, что приведет к увеличению объема зарегистрированной информации.The technical result is to increase the registration area in the direction of the image scan, which will lead to an increase in the amount of recorded information.

Технический результат достигается тем, что устройство для хронографической регистрации оптического излучения, содержащее скоростной фотохронографический регистратор (СФР), в состав которого входят пульт управления и фотокамера, в состав которой входят последовательно расположенные на одной оптической оси входной объектив, электромагнитный затвор, выходной объектив и подвижное зеркало, фотокамера также содержит электрический двигатель, соединенный с подвижным зеркалом, и датчик положения зеркала, также устройство содержит формирователь задержанного импульса, генератор импульсов оптического излучения, разветвитель, устройство ввода излучения, генератор модулированного оптического излучения, компьютер, информационный вход пульта управления соединен с выходом датчика положения зеркала, выходы пульта управления соединены с управляющим входом исследуемого объекта, электромагнитным затвором, электрическим двигателем, формирователем задержанного импульса, генератором модулированного оптического излучения и регистратором оптического излучения, вход которого соединен с выходом детектора оптического излучения, а выход соединен со входом компьютера, детектор оптического излучения выполнен в виде преобразователя матричного типа оптического изображения в электрический сигнал, оптический выход генератора модулированного оптического излучения оптически соединен со входом устройства ввода излучения, выход формирователя задержанного импульса соединен со входом генератора импульсов оптического излучения, оптический выход которого с помощью разветвителя соединен с планкой с источниками излучения, которая расположена на одной оптической оси с входным объективом, дополнительно содержит волоконно-оптическую пластину (ВОП), расположенную на фокальной поверхности фотокамеры, и объектив регистратора, который расположен на одной оптической оси с ВОП и детектором оптического излучения, ВОП расположена в предметной плоскости объектива регистратора, а детектор оптического излучения расположен в плоскости изображения объектива регистратора.The technical result is achieved by the fact that a device for chronographically recording optical radiation, comprising a high-speed photo-chronographic recorder (SFR), which includes a control panel and a camera, which includes an input lens, an electromagnetic shutter, an output lens and a movable one that are sequentially located on the same optical axis a mirror, the camera also contains an electric motor connected to a movable mirror, and a mirror position sensor, the device also contains delayed pulse generator, optical radiation pulse generator, splitter, radiation input device, modulated optical radiation generator, computer, information input of the control panel is connected to the output of the mirror position sensor, the outputs of the control panel are connected to the control input of the object under study, electromagnetic shutter, electric motor, shaper delayed pulse, modulated optical radiation generator and optical radiation recorder, the input of which dynamin with the output of the optical radiation detector, and the output is connected to the computer input, the optical radiation detector is made in the form of a matrix type optical image converter into an electrical signal, the optical output of the modulated optical radiation generator is optically connected to the input of the radiation input device, the output of the delayed pulse former is connected to the input pulse generator of optical radiation, the optical output of which is connected via a splitter to a strip with sources of radiation I, which is located on the same optical axis as the input lens, additionally contains a fiber optic plate (FOP) located on the focal surface of the camera, and a recorder lens, which is located on the same optical axis as the FOP and the optical radiation detector, the FOP is located in the object plane the recorder lens, and the optical radiation detector is located in the image plane of the recorder lens.

Структурная схема устройства для хронографической регистрации оптического излучения представлена на чертеже.The structural diagram of a device for chronographically recording optical radiation is shown in the drawing.

Принятые обозначения:Accepted designations:

1 - исследуемый объект;1 - the investigated object;

2 - планка с источниками излучения;2 - a strip with radiation sources;

3 - фотокамера;3 - camera;

4 - входной объектив;4 - input lens;

5 - плоскость промежуточных изображений источников излучения;5 - plane of intermediate images of radiation sources;

6 - электромагнитный затвор;6 - electromagnetic shutter;

7 - выходной объектив;7 - output lens;

8 - подвижное зеркало;8 - a movable mirror;

9 - электрический двигатель;9 - an electric motor;

10 - датчик положения зеркала;10 - mirror position sensor;

11 - устройство ввода излучения;11 - radiation input device;

12 - генератор модулированного оптического излучения;12 - modulated optical radiation generator;

13 - фокальная поверхность;13 - focal surface;

14 - пульт управления;14 - control panel;

15 - объектив регистратора;15 - registrar lens;

16 - детектор оптического излучения;16 - optical radiation detector;

17 - генератор импульсов оптического излучения;17 - pulse generator of optical radiation;

18 - ВОП;18 - GP;

19 - регистратор оптического излучения;19 - optical radiation recorder;

20 - компьютер;20 - computer;

21 - формирователь задержанного импульса;21 - driver delayed pulse;

22 - разветвитель.22 - splitter.

Устройство содержит СФР, в состав которого входит пульт 14 управления и фотокамера 3, в качестве которой может быть использована фотокамера с зеркальной разверткой используемая в различных модификациях устройств типа СФР, генератор 12 модулированного оптического излучения с устройством 11 ввода излучения, объектив 15 регистратора, расположенный на одной оптической оси с ВОП 18 и детектором 16 оптического излучения, выполненный в виде преобразователя матричного типа оптического изображения в электрический сигнал, регистратор 19 оптического излучения, компьютер 20, формирователь 21 задержанного импульса, генератор 17 импульсов оптического излучения с разветвителем 22.The device contains an SFR, which includes a control panel 14 and a camera 3, which can be used as a camera with a mirror scan used in various modifications of devices such as SFR, a modulated optical radiation generator 12 with a radiation input device 11, and a recorder lens 15 located on one optical axis with VOP 18 and the detector of optical radiation 16, made in the form of a transducer of the matrix type optical image into an electrical signal, the recorder 19 optical radiation, computer 20, driver 21 delayed pulse generator 17 pulses of optical radiation with a splitter 22.

Фотокамера 3 содержит на одной оптической оси входной объектив 4, выходной объектив 7, электромагнитный затвор 6, подвижное зеркало 8, между входным объективом 4 и выходным объективом 7 расположена плоскость 5 промежуточных изображений источников излучения и электромагнитный затвор 6, подвижное зеркало 8, расположенное между выходным объективом 7 и фокальной поверхностью 13, электрический двигатель 9, соединенный с подвижным зеркалом 8, и датчик 10 положения зеркала. Плоскость 5 промежуточных изображений источников излучения расположена между входным объективом 4 и электромагнитным затвором 6.The camera 3 contains on one optical axis an input lens 4, an output lens 7, an electromagnetic shutter 6, a movable mirror 8, between the input lens 4 and the output lens 7 there is a plane 5 of intermediate images of radiation sources and an electromagnetic shutter 6, a movable mirror 8 located between the output a lens 7 and a focal surface 13, an electric motor 9 connected to a movable mirror 8, and a mirror position sensor 10. The plane 5 of the intermediate images of the radiation sources is located between the input lens 4 and the electromagnetic shutter 6.

Информационный вход пульта 14 управления соединен с выходом датчика 10 положения зеркала, выходы - с управляющим входом исследуемого объекта 1, электромагнитным затвором 6, электрическим двигателем 9, формирователем 21 задержанного импульса, генератором 12 модулированного оптического излучения и регистратором 19 оптического излучения.The information input of the control panel 14 is connected to the output of the mirror position sensor 10, the outputs are connected to the control input of the test object 1, an electromagnetic shutter 6, an electric motor 9, a delayed pulse shaper 21, a modulated optical radiation generator 12, and an optical radiation recorder 19.

Выход детектора 16 оптического излучения соединен с входом регистратора 19 оптического излучения, выход которого соединен со входом компьютера 20. Входное окно объектива 15 регистратора оптически соединено с ВОП 18, а выходное окно оптически соединено со входом детектора 16 оптического излучения.The output of the optical radiation detector 16 is connected to the input of the optical radiation recorder 19, the output of which is connected to the input of the computer 20. The input window of the recorder lens 15 is optically connected to the VOP 18, and the output window is optically connected to the input of the optical radiation detector 16.

Выход формирователя 21 задержанного импульса соединен с входом генератора 17 импульсов оптического излучения, выход которого с помощью разветвителя 22 оптически соединен с планкой 2 с источниками излучения, которая расположена на одной оптической оси с входным объективом 4.The output of the delayed pulse shaper 21 is connected to the input of the optical pulse generator 17, the output of which with the help of a splitter 22 is optically connected to a strip 2 with radiation sources, which is located on the same optical axis as the input lens 4.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Оптическое излучение, формируемое исследуемым объектом 1 и преобразуемое в импульсы излучения с помощью оптических волокон, расположенных в планке 2 в виде матрицы с определенным числом строк и столбцов, принимается оптической системой фотокамеры 3, включающей объективы 4 и 7 и подвижное зеркало 8. Объектив 4 строит промежуточное изображение планки 2 с источниками излучения в плоскости 5, объектив 7 и зеркало 8 строят изображение планки 2 в окончательном виде на фокальной поверхности 13 на которой располагается ВОП 18, в случае вращения зеркала 8, данное изображение перемещается по поверхности ВОП 18, объектив 15 регистратора, расположенный на одной оптической оси с ВОП 18, принимает изображение, сформированное на ВОП 18, уменьшает его и строит на входном окне детектора 16 оптического излучения, который имеет размер меньший, чем ВОП 18 и передает информацию в регистратор 19 оптического излучения, информация с которого считывается на компьютер 20. За счет уменьшения изображения сформированного на ВОП 18 и его оптического переноса на меньшее по размеру входное окно детектора 16 оптического излучения достигается увеличение области регистрации и как следствие увеличение объема регистрируемой информации.The optical radiation generated by the studied object 1 and converted into radiation pulses using optical fibers located in the bar 2 in the form of a matrix with a certain number of rows and columns is received by the optical system of the camera 3, including lenses 4 and 7 and a movable mirror 8. The lens 4 builds an intermediate image of the strap 2 with radiation sources in the plane 5, the lens 7 and the mirror 8 build the image of the strap 2 in the final form on the focal surface 13 on which the VOP 18 is located, in the case of rotation of the mirror 8 , this image moves along the surface of the VOP 18, the registrar lens 15, located on the same optical axis as the VOP 18, receives the image formed on the VOP 18, reduces it and builds on the input window of the optical radiation detector 16, which is smaller than the VOP 18 and transmits the information to the optical radiation recorder 19, the information from which is read to the computer 20. By reducing the image generated on the VOP 18 and its optical transfer to a smaller input window of the optical detector 16 increase in radiation area registration is achieved and as a consequence of the increase in recorded data.

Пульт 14 управления обеспечивает заданную скорость вращения зеркала 8, регулируя питание электродвигателя 9, для чего используются электрические сигналы, поступающие в пульт 14 от датчика 10 при каждом обороте зеркала 8. При достижении требуемой скорости вращения пульт 14 формирует на выходе одновременные электрические сигналы, один из которых поступает в исследуемый объект 1 и инициирует изучаемый физический процесс, второй - в электромагнитный затвор 6, открывающийся только на время регистрации излучения из исследуемого объекта, третий приводит в состояние готовности регистратор 19, четвертый является пусковым для формирователя 21 задержанного импульса, пятый запускает генератор 12 модулированного оптического излучения, который оптически соединен со входом устройства 11 ввода излучения.The control panel 14 provides a predetermined speed of rotation of the mirror 8 by adjusting the power of the electric motor 9, which uses electrical signals supplied to the panel 14 from the sensor 10 at each revolution of the mirror 8. When the desired speed of rotation is reached, the panel 14 generates simultaneous electrical signals at the output, one of which enters the studied object 1 and initiates the studied physical process, the second - into the electromagnetic shutter 6, which opens only for the time of registration of radiation from the studied object, the third brings the recorder 19 to the ready state, the fourth one is the start for the delayed pulse former 21, the fifth starts the modulated optical radiation generator 12, which is optically connected to the input of the radiation input device 11.

При поступлении электрического сигнала на вход формирователя 21 на его выходе с задержкой формируется электрический сигнал, являющийся пусковым для генератора 17, который по этой команде формирует импульс оптического излучения и с помощью разветвителя 22, выполненного на базе оптоволокна, передает его в угловые точки матрицы источников излучения, находящихся в планке 2.When an electric signal arrives at the input of the shaper 21, an electric signal is generated with a delay at its output, which is the trigger for the generator 17, which, according to this command, generates an optical radiation pulse and, using the splitter 22, made on the basis of optical fiber, transmits it to the corner points of the matrix of radiation sources located in bar 2.

В качестве регистратора оптического излучения с детектором оптического излучения, выполненным на базе ПЗС-матрицы, был применен цифровой регистратор SDU-R205.An SDU-R205 digital recorder was used as an optical radiation recorder with an optical radiation detector based on a CCD matrix.

Claims

A device for chronographically recording optical radiation, comprising a high-speed photo-chronographic recorder (SFR), which includes a control panel and a camera, which include an input lens, an electromagnetic shutter, an output lens and a movable mirror, sequentially located on the same optical axis, the camera also contains an electric an engine connected to a movable mirror and a mirror position sensor, the device also contains a delayed pulse shaper, an impu of optical radiation, a splitter, a radiation input device, a modulated optical radiation generator, a computer, the information input of the control panel is connected to the output of the mirror position sensor, the outputs of the control panel are connected to the control input of the object under study, an electromagnetic shutter, an electric motor, a delayed pulse shaper, a modulated generator optical radiation and an optical radiation recorder, the input of which is connected to the output of the optical radiation detector values, and the output is connected to the computer input, the optical radiation detector is made in the form of a matrix type optical image converter into an electrical signal, the optical output of the modulated optical radiation generator is optically connected to the input of the radiation input device, the output of the delayed pulse shaper is connected to the input of the optical radiation pulse generator, whose optical output is connected via a splitter to a strip with radiation sources, which is located on one optical axis with an input lens, characterized in that it further comprises a fiber optic plate (FOP) located on the focal surface of the camera, and a registrar lens, which is located on the same optical axis as the FOP and the optical radiation detector, the FOP is located in the subject plane of the recorder lens, and the optical radiation detector is located in the image plane of the recorder lens.