SU1318859A1 - Способ измерени показател преломлени - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  измерени  показател  преломлени  прозрачных капилл ров. Целью изобретени   вл етс  расширение области применени . Согласно особенност м строени  капилл ра создаетс  картина рассе нного излучени , характеристики которой св заны с показателем преломлени  материала и отношением внутреннего и внешнего диаметров капилл ра . Характеристиками, позвол ющими измер ть показатель преломлени  материала капилл ра,  вл ютс  экстремумы интерференционной картины. В . результате измерени  положени  экстремума интерференционной картины, соответствующего произведению показател  преломлени  на отношение внутреннего и внешнего радиусов капилл ра , а также положени  экстремума, соответствующего отношению внутреннего радиуса к внешнему, определ ют отношение этих величин и по этому отношению наход т искомую величину. 4 ил. f (Л о эо У1 ю

Description

113

Изобретение относитс  к оптичесим измерени м, а именно к способам змерени  показателей преломлени  розрачных трубчатых объектов, нап- имер капилл ров.

Цель изобретени  - расширение обасти применени , что позвол ет опедел ть показатель преломлени  трубатых объектов.

На фиг.1 показана структурна  схеа устройства, реализующего способ; на фиг.2 - развертка части круговой йтерференционной картины на плоскость , отражающа  зависимость интенсивности рассе нного вперед излучени  от угла 6 выхода лучей из объекта; на фиг.3 - ход лучей через трубчатый объект; на фиг.4 - график зависимости угла выхода луча от отношени  рассто ни  входа луча до оси, проход щей через центр трубчатого объекта, к его наружному радиусу.

Способ осуществл ют следующим образом .

Луч лазера 1 коллимируют оптической системой 2 и направл ют на измер емый объект - капилл р 3. Максимумы интерференционной картины после прохождени  капилл ра 3 фиксируют фоточувствительными элементами 4 и 5, например, в виде приборов с зар довой св зью, котбрые устанавливают так, чтобы охватить возможные угловые перемещени  этих максимумов.

Зафиксированна  информаци  поступает в кодирующие устр ойства 6 и 7. В устройстве 6 осуществл ют кодирование угла вьгхода б , а в устройстве 7 - угла выхода 0. С выхода устройств 6 и 7 закодированные значени  поступают на адресные входы посто нных запоминающих устройств 8 и 9, в которых запрограммирована зависимость между величинами 9 и Х, а также 9, и X,, соответственно,. Значени  X, и X,j с информационных выходов посто нных запоминающих устройств 8 и 9 поступают на вход делительного устройства 10. Результат делени  индицируют с помощью регистратора 11. Формование максимумов интерференционной картины на фиг.1 объ сн етс  ходом лучей через трубчатый объект. Учитываютс  лучи, внос щие основной вклад в индикатриссу рассе нного вперед излучени  в диапазоне углов, отмеченных на фиг.2 (от -90 до +90 ). В зависимости от границ внутреннего

92

отверсти  и показател  преломлени  материала объекта выдел ют три основные зоны прохождени  лучей, характерных дл  цилиндрических тел с внутренним отверстием. На фиг.З эти зоны

разделены пунктирными лини ми 13 и 15 (дл  левой половины ход лучей симметричен показанному), Лучи первой зоны 12-13 проход т через две стенки

трубчатого объекта и внутреннее отверстие и выход т под углом 0, . Лучи второй зоны 13-15 вход т в него, испытывают полное внутреннее отражение на границе внутреннего отверсти  и

выход т из под углом 0J . Лучи третьей зоны 15-16 выход т под углом 9 .

Углы выхода лучей из трубчатого объекта определ ютс  соотношени ми, полученными аналитически дл  каждой

из зон:

5

9 2(arcsin-- - arcsin- + arcsin- - - а па nb

. 1,

-arcsin--; Ь

0 2(arcsin1-arcsin-- +arcsin- (1)

па

nb

- arcsin-.-) ; Ь

0с 2(arcsin - - arcsin -r-) , nb b

(2)

(3)

где ,a,; - переменные величины, характеризующие

2 удаление входа лучей от оси пучка излучени , проход щей через центр трубчатого объекта.

На основании соотношений (1)-(3) построен график зависимости угла 9

40 выхода луча от отношени  величин 1/Ь дл  фиксированных значений а и Ь.

Перегибы на графике в точках X, па/Ь и Xj a/b свидетельствуют о возможности фиксации этих точек. Гра45 Фик на фиг.4 построен дл  узкого элементарного луча, перемещающегос  параллельно от оси, проход щей через центр трубчатого объекта, к наружному краю последнего. Если рассмотрим

50 множество элементарных лучей с учетом волновой .оптики, получим интерференционную картину, представленную на фиг,1. При этом максимумы интерференционной картины дл  углов 0

и 9 св заны с перегибами кривой на фиг.З.

Таким образом,- как интерференционна  картина (фиг.2), полученна  на основе волновой оптики, так и график

на фиг.4, полученный на основе геометрической оптики, подтверждают возможность определени  величин Х и X а также показател  преломлени  материала капилл ра по отношению этих величин.

Аналогично можно показать возможность определени  показател  преломлени  материала трубчатых объектов при измерении значений углов 8 и 0 , соответствующих другой паре максимумов , показанных на фиг.1, а такж при фиксации положени  всех четырех максимумов интерференционной картины

В последнем случае необходимо оперировать со значени ми, равными полусумме модулей углов, соответствующих первым (/97/ ) и вторым (/0Z/ максимумам интерференционной картины, измереннь относительно оси измерени .

Таким образом способ позвол ет измер ть показатель преломлени  на основе особенностей прохождени  излучени  через прозрачные трубчатые объекты.

Предлагаемый способ найдет применение в процессе изготовлени  капилл ров . Одной из важнейших задач при выт жке стекл нных капилл ров  вл етс  получение объективной информаци об их геометрических параметрах - внешнем и внутреннем диаметрах. При этом погрешность измерени  в шир.оком диапазоне (от О,1 до 25 мм) дл  вы- т гиваемых капилл ров и заготовок не должна превышать 0,5%.

O

5

0

5

0

Существующие методы и средства измерени  внутреннего диаметра прозрачных трубок и капилл ров харав;тери- зуютс  зависимостью результатов измерени  от показател  преломлени  материала измер емого объекта. Однако допуски значений показател  преломлени  материала заготовок, поступающих на обработку, зачастую превышают допустимую погрешность измерени  геометрических размеров капилл ров,что приводит к снижению эффективности выпуска годных изделий.

Применение способа измерени  показател  преломлени  позволит повысить точность измерени  величин, используемых дл  регулировки процесса выт жки, и улучшить качество выпускаемых капилл ров.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  показател  преломлени , основанный на облучении образца с последующим измерением положени  интерференционных экстремумов , отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени , измер ют угловое положение первых и вторых экстремумов интерференционной картины относительно оси измерени , проход щей через измер емый объект и источник излучени , и по угловому положению первого и второго экстремумов, расположенных с противоположных сторон оси измерени , суд т об искомой величине.

   1(9)

   02 в.граВ

   /

   П If 1$ 16

   , град

   О

   0.25 а/Ъ

   0.5 па/Ь ФигЛ

   0.75

   Ш

   Редактор С.Пекарь

   Составитель С.Голубев

   Техред В.. Кадар Корректор В.Бут га

   Заказ 2501/35 Тираж 776Подписное

   ВШШПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проект„ад, i