SU1392467A1 - Фотоэлектронное устройство дл анализа пористых материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области оптического анализа пористой структуры материалов и может использоватьс  дл  неразрушающего контрол  и ав- матизированного исследовани  пено- пластов. Цель иэобрет.ени  - повьшение точности анализа структуры. С этой целью в устройство введена оптическа  головка, плоскость нижнего торца которой совпадает с плоскостью образца пенопласта и перемещаетс  вдоль нее. В оптической головке смонтированы рабочий и компенсационный фотоприемники , а также осветитель. Особое выполнение нижнего торца оптической головки (конусна  выточка дл  поглощени  диффузно рассе нного света), подбор излучени  (ближний ИК-диапазон) и материала, из которого изготовлена оптическа  головка, позвол ют, регист рировать излучение, рассе нное перегородками материала, и не регистрировать сигнал в момент сканировани  по--, ры материала. Вычислительное устройство обеспечивает обработку и вывод информации - гистограмм распределени  пор по размерам, среднего рассто ни  между порами, среднеквадратичных отклонений и пр. 2 ил. КЛ

Description

со со ю

4

сг

Изобретение относитс  к анализу пористой структуры материалов и может быть использовлно дл  оптического неразрушающего контрол  и исследовани  пенопластов.

Целью изобретени   вл етс  повьпае- ние точности анализа структуры полимерных -материалов типа пенопласта.

На фиг. 1 изображена блок-схема jg предлагаемого устройства на фиг. 2 - оптическа  головка с зар1итным кожухом.

Фотоэлектронное устройство (фиг. 1) содержит горизонтальное 1 и вертикальное 2 основани , на которых уста- 15 новлены MexairasM 3 перемещени  с предметным столиком 4, оптическую головку 5 с защитным кожухом, узел 6 механической установки оптической голопУстройство дл  анализа пористых материалов типа пенопластов работает следующим образом.

Узкий пучок лучей, сформированный световодным каналом 15, падает под углом на плоскость среза образца, где оптическа  ось канала 15 пересекаетс  с оптической осью световодного канала 16 в точке F. Границы пересечени  этих пучков лучей (падающих и отраженных) образуют зону видимости фотоприемника. Размеры зоны видимости фотоприемника (ширина и глубина) определ ютс  размерами пучков лучей, сформированных световоДньгми каналами.

Ксли в плоскости среза образца находитс  перегородка, попадающа  в зону видимости фотоприемника, то

ки, формирователь 7 сигналов и вычис- 20 падаюитих лучей проходит через лительное устройство 8. На предметном столике 4 установлен исследуемый образец 9 пенопласта.

нее, так как пенопласт полупрозрачен , а часть лучей отражаетс  от ее поверхности и попадает через канал 1 на рабочий фотоприемник 11, что приводит к изменению фототока в его цепи , свидетельствующему о наличии перегородки . При попадании поры в зону видимости фотоприемника падающий пучок лучей проходит через пору и по падает на перегородку, лежащую ниже плоскости, ограничивающей глубины зо ны видимости фотоприемника. При этом часть лучей проходит через полупрозрачную перегородку, а часть, отразившись от нее, попадает на коническую 17 или клиновую 18 выточку в кор пусе оптической готовки 5 и поглощаетс . R канал 16 отраженные от этой перегородки лучи не попадают и, следовательно , фототок в цепи фотоприем ника не измен етс , что свидетельствует об отсутствии перегородки на анализируемой плоскости среза образ- па, т.е. о наличии поры. Таким образом , устройство фиксирует перегородк и поры, наход щиес  в пределах глуби ны зон1,1 видимости фотоприемника 1 1 . Просматрива  фотоприемником гтоследо- вательно всю поверхность среза образ ца при перемещении последнего с посто нной скоростью под оптической головкой , н цепи фотоприемника создают с  электрические сигналы, длительность которых пропорциональна размерам перегородок, а интервалы между электрическими сигналами пропорциональны рассто нию между перегородками , т.е. размерам пор. Полученна  ин формаци  в виде последовательности

Оптическа  головка (фиг. 2) содержит защитный кожух 10, рабочий фотоприемник 11, компенсационный фото- приемник 12 и осветитель 13, который помещен в теплоотвод щую гильзу 14, имеющую контакт с затцитным кожухом

10.Компенсационньп фотоприемник 12 предназначен дл  компенсации темно к1- го тока рабочего фотоприемника 11. Вдоль осей осветител  13 и рабочего фотоприемника 11 в корпусе оптической головки выполнены светонодные каналы 15 и 16, размещенные перед осветителем 13 и рабочим фотоприемником

11,Оптические оси каналов лежат R одной вертикальной плоскости и пересекаютс  в плоскости нижнего торца защитного кожуха 10 в точке F, Плоскость нижнего торца защитного кожуха 10 совпадает с плоскостью среза исследуемого образца.

Защитньпт кожух 10 экранирует оптическую головку от внешних излучений и одновременно вьшолн ет роль тепло- отвода дл  ИК-осветител , Яа1цитный кожух 10 вьтолнен из меди или латуни. В нижнем торце оптичес кой головки 5 по центру выполнена коническа  выточка 17, а от центра к периферии - кпи- нова  выточка 18. Выточки 17 и 1В предназначены дл  обеспечени  помехо защищенности рабочего фотоприемника от возможного попада1П1Я на него переотраженных лучей.

20 падаюитих лучей проходит через

25

30

35

40

45

50

55

нее, так как пенопласт полупрозрачен , а часть лучей отражаетс  от ее поверхности и попадает через канал 16 на рабочий фотоприемник 11, что приводит к изменению фототока в его цепи , свидетельствующему о наличии перегородки . При попадании поры в зону видимости фотоприемника падающий пучок лучей проходит через пору и попадает на перегородку, лежащую ниже плоскости, ограничивающей глубины зоны видимости фотоприемника. При этом часть лучей проходит через полупрозрачную перегородку, а часть, отразившись от нее, попадает на коническую 17 или клиновую 18 выточку в корпусе оптической готовки 5 и поглощаетс . R канал 16 отраженные от этой перегородки лучи не попадают и, следовательно , фототок в цепи фотоприем- ника не измен етс , что свидетельствует об отсутствии перегородки на анализируемой плоскости среза образ- па, т.е. о наличии поры. Таким образом , устройство фиксирует перегородки и поры, наход щиес  в пределах глубины зон1,1 видимости фотоприемника 1 1 . Просматрива  фотоприемником гтоследо- вательно всю поверхность среза образца при перемещении последнего с посто нной скоростью под оптической головкой , н цепи фотоприемника создаютс  электрические сигналы, длительность которых пропорциональна размерам перегородок, а интервалы между электрическими сигналами пропорциональны рассто нию между перегородками , т.е. размерам пор. Полученна  информаци  в виде последовательности

3139

электрических сигналов в цепи фотоприемника поступает через формирователь на вьмислительное устройство 8 (микроэвм). Формирователь 7 преобразует электрические сигналы фотоприемника в последовательность пр моугольных импульсов, .которые обрабатывает и анализирует ЭВМ по соответствующему алгоритму и программе. В ре- зультате получают характеристики структуры пенопластов, например среднее рассто ние между перегородками, среднеквадратичное отклонение рассто ний между перегородками, асиммет- рию, эксцесс, а также гистограмму распределени  пор по размерам.

Опытный образец предлагаемого устройства реализован на базе микроЭВМ Электроника-60, в качестве осветите л  применен светодиод инфракрасного излучени  AJI107A,рабочим и компенсационным фотоприемниками служат фотодиоды ФД 27К. Корпус оптической головки , в котором выполнены световоды, изготовлен из графилона, поглощающего инфракрасные лучи.

Применение осветител  и фотоприемника , работающих в ИК-диапазоне, позвол ет повысить помехозащищенность устройства от внешних излучений (от искусственного и естественного освещени , а также от источников тепло- |вьгх излучений) . Использование фото- вольтаического режима работы фото- приемника (во внетней цепи отсутствует источник питани ) позвол ет увеличить чувствительность устройства, что также способствует повышению точности анализа структуры пористых материалов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фотоэлектронное устройство дл  анализа пористых материалов, содер-

   5

   0 0

   5

   жащее предметный столик с механизмом перемещени  образца, осветитель, установленнь й под углом к плоскости предметного столика и оптически св занный с рабочим фотоприемником, установленным перпендикул рно к плоскости предметного столика, а также измерительный блок, соединенный с рабочим фотоприемником, отличаю- щ. е е с   тем, что, с целью повышени  точности анализа структуры, устройство дополнительно содержит компенсационный фотоприемник, узел механической установки, оптическую головку в защитном кожухе, теплоотво- д щую гильзу, механически соединенную с защитным кожухом, теплоотвод ща  гиль за, рабочий и компенсационньш фотоприемники размещены в оптической головке, рабочий фотоприемник и осветитель оптически св заны между собой через световодные каналы, оси которых пересекаютс  в плоскости нижнего торца защитного кожуха, при этом плоскости нижних торцов защитного кожуха и оптической головки параллельны плоскости предметного столика , в центре нижнего торца оптической головки выполнена коническа  выточка , а компенсационньй фотоприемник находитс  вне зоны оптической св зи с другими элементами устройства , измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных формировател  и вычислительного устройства , вход формировател  соединен с выходом рабочего и компенсационного фотоприемников, причем спектр излучени  осветител  и спектральна  чувствительность фотоприемников наход тс  в области ИК-диапазона, а оптическа  головка вьтолнена из материала, поглощающего ИК-излучение, и св зана с узлом механической установки.

   ID

   Риг.1