SU211830A1 - Фотоэлектрическое измерительное устройство типа рефрактомер - Google Patents

Description

Известные фотоэлектрические рефрактомеры не обеспечивают высокой точности измерени  отклонений светового пучка, вызываемых измер емым объектом из-за изменений интенсивности светового потока в процессе измерений, малого нол  зрении и довольно сложных конструкций отдельных узлов устройства .

В предложенном устройстве указанные недостатки устран ютс  путем подбора определенного соотношени  между размерами изображени  входной диафрагмы, действующей части выходной диафрагмы, толщиной в рабочем сечении клиновидной пластины, а также расширением нол  действующей части выходной диафрагмы.

Па фиг. 1 дана принципиальна  схема описываемого устройства.

Устройство имеет источник 1 света, конденсор 2, входную щелевую диафрагму 3, расположенную в передней фокальной плоскости объектива 4, объективную диафрагму 5, расположенную в сопр женной плоскости с возможностью перемещени  в плоскости, перпендикул рной оптической оси, плоское зеркало 5 развертывающий элемент 7 в виде клиновидной пластины, линзу 8, выходную диафрагму 9, фокусирующую линзу 10 и фотоприемник // с усилителем 12.

Пит-ание развертывающего элемента 7 и изменение угла наклона плоского зеркала 6 обеспечиваетс  источником 13 энергии через мотор 14 с блокировкой фазы, вал 15 и сервомотор 16 с механизмами 17, 18, соответствепко . Регистраци  положени  плоского зеркала 6 осуществл етс  стрелочным указателем 19, кинематически св занным с механизмами 17, 18 м шкалой 20.

Световой пучок от источника 1 света проходит коиденсор 2, щелевую диафрагму 3, объектив 4 и объективную диафрагму 5, а затем кювету 21 с измер емым объектом. СветоБой пучок зеркалом 6 отражаетс  приблизительно под пр мым углом к своему первоначальному направлению, проходит клиновидную пластину 7 и линзу 8 и создает на диафрагме 9 изображение щелевой диафрагмы 3 Вследствие иепрерывного вращени  клинови; ной пластины 7 вокруг оптической оси X-X в нулевом положении изображение щели осциллирует в отверстии диафрагмы 9.

В св зи с тем, что при помощи линзы 10 создаетс  изображение наход щегос  в состо нии поко  сечени  светового пучка, то с иосто ниой интенсивностью освещаетс  всегда одна и та же часть поверхности фотонриемийка 11, причем эта интенсивность освещени  измен етс  лишь тогда, когда измер емый объект отклон ет световой пучок и изображенпе щели уже больше не осциллирует только в отверстии диафрагмы 9. При изменении интенсивности возникающего на фотонриемнике светового н тна фотоэлемент дает сигнал переменного тока, который после усилени  усилителем 12 управл ет сервомотором 16, а тем самым, и движением зеркала 6 и стрелки прибора 19 по величине и направлению таким образом, чтобы получалось уравновешивание.

Служаща  в Качестве входного отверсти  щелева  диафрагма 3 обычно будет иметь пр моугольную форму, но возможны и другие формы. Входное отверстие может, например, быть выполнено в виде решетки. Форма диафрагмы 9 зависит от формы входного отверсти , но она не об зательно должна совпадать с ней. Диафрагма может иметь такую конфигурацию, что в нулевом положении пропускает или весь свет, или часть света, или пе пропускает никакого света от изображени  щели. Перемещение дл  выравнивани  нул  хможно вместо вращени  зеркала 6 осуществл ть и другим образом, например перемещеиием диафрагмы или тем, что все последовательно расположенные в ходе лучей элементы от клиновидной пластины 7 до фотоэлемента жестко прикреплены к кронштейну и в.месте вращаютс . Вместо отсчета по шкале 20 возможны и регистраци , регулировка или срабатывание сигнального устройства.

На фиг. 2 дан пример дл  относительной величины ширины 5 изобрал ени  щели, ширины t выходной диафрагмы и амплитуды колебаний и. Во избежание мертвой зоны требуетс , чтобы дл  , . По той же самой причине дл  должно быть выполнено условие 5-2U- t. Если требуетс , чтобы в нулевом положении не было мешающего сигнала более высокой частоты, то в обоих случа х разрешаетс  лишь условие равенства. Так как периодическое относительное движение изображени  диафрагм 3 VL 9 может быть и циркул рным, например, при применении простой клиновидной пластины 7, длины изображени  этих диафрагм должны быть согласованы таким образом, чтобы при периодическом относительном движении узкие стороны не пересекались. На фиг. 2 показаны три положени  дл  изображени  щели во врем  одного периода колебаний.

На фиг. 3 показаны некоторые сигналы от приехмника при различных нулевых положени х: причем на фиг. 3, а-3, с выполн етс  условие S-}-2U t. На фиг. 3, а показан чистый сигнал посто нного тока, в то врем  как на фиг. 3, b после перемещени  направо, а на фиг. 3, с - после перемещени  налево по вл ютс  сигналы переменного тока со смещенными на   положением по фазе; дл  S-{-2U t изображение щели при нулевом положении пересекает при относительном осциллирующем движении оба кра  диафрагмы. Получаетс  сравнительно небольшой сигнал переменного тока двойной частоты. Этот сигнал можно использовать дл  проверки готовности

аппаратуры и эксплуатации, так как в случае отказа источника света, сильного поглощени  измер емого объекта, слищком большого отклонени  светового пучка, отказа усилител  или мотора этот сигнал исчезает. При этом выбираетс  така  величина сигнала двойной частоты, при которой усилитель не перегружаетс , усиление в регулировочной цепи не снижаетс  и фильтрование не нужно. Отклонени  изображени  щели в одну или другую сторону не должны превышать ширины диафрагмы (в случае ) или ширины изображени  щели (в случае ). Если на объекте вдруг по вл ютс  .большие изменени , то это

приводит к отказу системы перемещени . Этого можно избежать специальным выполнением диафрагмы или щели.

На фиг. 4 показаны три возможных варианта выполнени  диафрагмы 9, расщир ющие

рабочий диапазон диафрагмы в несколько раз. Если в щелеобразной диафрагме сделать прорезь, так что диафрагма получает форму Т или креста, перемещение будет даже в случае внезапного отклонени  на значение, большее

ширины диафрагмы. Длина прорезной части должна быть меньше ширины диафрагмы в цел х обеспечени  возвращени  в нулевое положение . Диапазон еще увеличиваетс , если поперечный прорез имеет ступенчатое выполнение (в варианте а показаны две ступени, щирина каждой из которых меньше ширины изображени  щелевой диафрагмы 3). Вместо ступенчатого прореза молсно примен ть клиновидный прорез (вариант в). Друга  возможна  форма диафрагмы изображена на фиг. 4, с. Она выполнена таким образом, чтобы экранировала световые пучки вблизи оптической оси и процускала лишь более отдаленные пучки. Кроме того, входное отверстие

может иметь одну из показанных форм, а диафрагма соответствующую более простую геометрическую форму. Независимо от специальной формы входного отверсти  и диафрагмы требуетс , чтобы при отклонении всегда имелс  сигнал переменного тока с соответствующим положением по фазе, обусловленным перемещением .

Предмет изобретени 

1. Фотоэлектрическое измерительное устройство типа рефрактомера, содержащее коллимированный источник света, оптическую систему дл  формировани  изображени  входной диафрагмы и проицировани  ее параллельным пучком на действующую часть выходной диафрагмы, установленную перед фотоприемником , развертывающий элемент в виде клиновидной пластины и плоское зеркало,

установленное с возможностью изменени  угла наклона к оптической оси и снабженное регистратором, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  отклонений светового пучка, в нем размеры изобрасти выходной диафрагмы св заны наперед заданным соотношением с толщиной в рабочем сечении клиновидной пластины, обеспечивающей развертку изображени  входной диафрагмы внутри контура выходной диафрагмы.

2. Устройство но п. 1, отличающеес  тем, что, с целью расщирени  пол  действующей части выходной диафрагмы, она выполнена в виде пр моугольника с поперечными прорез ми .