SU811118A1 - Устройство дл измерени пульсацийгРАдиЕНТА ОпТичЕСКОгО КОэффициЕНТАпРЕлОМлЕНи - Google Patents

Description

через эту пр мую, а за Зкрайом устаиовлено полупрозрачное зеркало, создающее опорный н измерительный каналы, оптические длины которых равны, оптический нож регистрирующей системы выполнен в виде щели шириной - Луз и установлен перед фотоприемником измерительного канала ортогонально направлению распространени  ультразвука, регистрирующа  система дополнительно содержит фотопрнемник опорного канала н второй оптический нож, установленный перед ним также ортогонально направлению распространени5-1 ультразвука. Кроме того, с целью одновременного и независимого измерени  пульсаций градиента оптического коэффициента преломлени  по двум  взаимно перпединкул рным направлени м , в модул тор установлен второй ультразвуковой излучатель, так что направлени  распространени  излучени  источника света и ультразвука второго излучател  образуют угол Брегга и лежат в одной плоскости, направлени  ультразвуков обоих излучателей ортогональны и лежат в одной плоскости, причем частоты модул ции излучателей разные, а непрозрачный экран содержит дополнительно два отверсти  диаметром т:г где длина волны излучени  второго ультразвукового излучател , расположенные па пр мой, параллельной направлению излучени  второго ультразвукового излучател , на рассто нии IX,-..„„, --г / от главной оптической оси объектива , проход щей через эту пр мую, а два оптических ножа регистрирующей системы выполнены в виде креста. На чертеже схематически изображено данное устройство. Устройство содержит источник света 1, установленный на пути распространени  его излучени  модул тор 2 с ультразвуковым излучателем, так что направлени  распространени  излучени  источника света и ультразвука образуют угол Брегга и лежат в одной плоскости, объектив 3, расположенный на фокусном рассто нии от центральной нормали ультразвукового излучател , за объективом в его фокальной плоскости установлен непрозрачный экран 4 с двум  /, располоотверсти ми диаметром 10 х,з женными на пр мой, параллельной направ1 СВ j; лению ультразвука, на рассто нии ----/ ОТ главной оптической оси объектива 3, проход щей через эту пр мую, полупрозрачное зеркало 5, установленное за экраиом 4, создающее опорный и измерительный каналы, оптические длины которых равны. Измерительный оптический канал включает иллюминаторы 6, между которыми находитс  исследуема  среда 7, зеркало 8 и нризму 9. Оптический нож 10, представл ющий собой щель шириной - , установлен непосредственно перед фотоприемником измерительного канала 11 ортогонально направлению распространени  ультразвука . Опорный канал включает призму 12, оптический нож 13, представл ющий собой щель шириной 1/4 А,уз, установленный непосредственно перед фотоприемником опорного канала 14, ортогонально направлению ультразвука. В регистрирующую систему могут быть включены, например , два фильтра 15 и 16, входы которых раздельно подключены к фотоприемникам И и 14, а выходы - ко входам фазометра 17, выход которого подключен к индикатору 18. При одновременном и независимом измерении пульсаций градиента оптического коэффициента преломлени  по двум взаимно перпендикул рным направлени м модул тор должен быть снабжен вторым ультразвуковым излучателем (на чертеже не показан ), так что направлени  распространени  излучени  источника света и ультразвука второго излучател  образуют угол Брегга и лежат в одной плоскости, направлени  ультразвуков обоих излучателей ортогональны . Непрозрачный экран содержит дополнительно два отверсти  диаметром , расположенные на пр мой, параллельной направлению излучени  второго ультразвукового излучател , на рассто нии -., ,- / от главной оптической оси объектива , проход щей через эту пр мую, а два оптических ножа регистрирующей системы выполнены в виде прозрачного креста, щели оторого ортогональны соответствующим направлени м ультразвуков. К выходу фотоприемников подключено еще по фильтру, настроенному на двойную частоту второго ультразвукового излучател , выходы которых подсоединены ко входам второго фазометра , выход которого подключен к дополнительному индикатору. Устройство работает следующим образом . Световой пучок источника света 1 проходит через модул тор 2, где он дифрагирует на бегущей ультразвуковой волне. Дифрагированные пучки передаютс  объективом 3 на непрозрачный экран 4, который пропускает пучки первого пор дка, при этом последние практически в опорном и измеpиfeльйoм Каналах совмещены. Полупрозрачное зеркало 5 раздел ет световой пучок

двух длин волн (fcB-/уз) И (/св + /уз) На

два. Опорный пучок с помощью призмы 12 направл етс  на оптический нож 13, в плоскости которого создаетс  бегуща  светова  интерференционна  картина с частотой 2/уз. Измерительный пучок испытывает возмущени  среды 7, наход щейс  между иллюминаторами 6, направл етс  зеркалом 8 и призмой 9 на оптический нож 10, в плоскости которого также создаетс  бегуща  светова  интерференционна  картина с частотой 2/уз.

После ножей образуетс  световой поток, пульсирующий с двойной частотой ультразвука . Наличие пульсаций градиента оптического коэффициента преломлени  в измерительном канале приводит к тому, что световой пучок отклон етс , а вместе с ним и бегуща  интерференционна  картина относительно оптического ножа 10, что соответствует сдвигу фазы относительно опорного пульсирующего светового потока. Пульсирующие световые потоки преобразуютс  в электрические сигналы фотоприемниками 11 и 14, которые выдел ютс  фильтрами 15 и 16, настроенными на двойную частоту ультразвука. С выхода фильтров электрические сигналы поступают на входы фазометра 13 раздельно; сигнал пропорциональный разности фаз индицируетс  блоком 18.

При одновременном и независимом измерении градиента оптического коэффициента преломлени  по двум взаимно перпендикул рным направлени м световой пучок источника 1 дифрагирует также одновременно на второй ультразвуковой волне, котора  также создает пучки с частотой (/ев- /уз) и (/св + /уз)- Эти пучки направл ютс  объективом 3 в отверсти  экрана, расположенные на пр мой, параллельной направлению излучени  второго ультразвукового излучател , и расположенные на рассто нии - от главной оптической

уз

объектива, проход щей через эту пр мую. Пучки, прошедшие через эти отверсти , совмещаютс  практически в один, который трансформируетс  далее ранее описанными средствами к фотопреобразовател м. На выходе фотопреобразователей получаем по два сигнала с частотой 2/уз и 2/уз. Сигналы фильтруют и сравнивают фазометрами , на выходе которых получаем сигналы, пропорциональные изменению градиента оптического коэффициента преломлени  по двум взаимно перпендикул рным направлени м .

Использование средства в устройстве позволили достигнуть поставленной цели за счет того, что, во-первых, средний ток фотоприемника в 2--3 раза уменьшаетс , тем

самым уменьшаютс  шумы на выходе приемника , во-вторых, за счет того, что в устройстве происходит 100% модул ци , чувствительность его за счет применени  точечной диафрагмы возрастает в два раза по сравнению в прототипом. Данное техническое решение не реагирует на неоднородности второго пор дка (размер которых меньше или равен диаметру светового пучка ), применение опорного канала приводит к тому, что компенсируютс  шумы источника излучени  и шу.мы ультразвукового модул тора , а также вибрации передающей части устройства.

Использование данного устройства позволит измер ть изменение градиента оптического коэффициента с точностью на пор док большей, чем известные устройства.

Claims (2)

1. Устройство дл  из.мерени  пульсаций градиента оптического коэффициента преломлени , содерл ащее источник света, объектив и регистрирующую систему, включающую оптический нож, фотоприемник и индикатор , отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  погрешности измерени , на пути распространени  излучени  источника света установлен модул тор с ультразвуковым излучателем, так что направлени  распространени  излучени  источника света и ультразвука образуют угол Брегга и лежат в одной плоскости, а объектив установлен на фокусном рассто нии от центральной нормали ультразвукового излучател , при этом главна  оптическа  ось объектива совпадает с направлением излучени  источника света, а за объективом в его фокальной плоскости установлен непрозрачный экран с двум  отверсти ми, расположенными на пр мон, параллельной направ1 Лев Jлению ультразвука, диаметром /,

10 ЛУЗ

где Лев-длина волны излучени  источника света; 1уз - длина волны излучени  ультразвукового излучател ; /-фокусное рассто ние объектива, и на рассто нии - /

2 Луз

от главной оптической оси объектива, проход щей через эту пр мую, а за экраном установлено полупрозрачное зеркало, создающее опорный и измерительный каналы, оптические длины которых равны, оптическнй нож регистрирующей системы выполнен в виде щели шириной - Яуз, и установлен перед фотопрпемнпком измерительного канала ортогонально направлению распространени  ультразвука, а регистрирующа  система дополнительно содержит фотоприемник опорного канала и второй оптический нож, установленный перед ним также ортогонально направлению распространени 

ультразвука.

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью одновременного и независимого измерени  пульсаций градиента оптического коэффициента преломлени  по двум взаимно перпендикул рным направлени м , в модул тор установлен второй ультразвуковой излучатель, так что направлени  распространени  излучени  источника света и ультразвука второго излучател  образуют угол Брегга и лежат в одной плоскости , направлени  ультразвуков обоих излучателей ортогональны и лежат в одной плокости, причем частоты модул ции излучателей разные, а непрозрачный экран содержит дополнительно два отверсти  диаметром - - f, где Куз - длина волны

Ю уз

излучени  второго ультразвукового излучател , расположенные на пр мой, параллельной направлению излучени  второго ультразвукового излучател , на рассто нии

- f от главной оптической оси объ2 Ауз

ектива, проход щей через эту пр мую, а два оптических ножа регистрирующей системы выполнены в виде креста. Источники информации,

прин тые во внимание при экспертизе

1.Васильев Л. А. Теневые методы. М., «Наука, 1968, с. 60-61.

2.Якушенков Ю. Г. Расчет точности автоматической фотоэлектрической углоизмерительной системы. Извести  ВУЗов, «Приборостроение , 1964, № 5, с. 128-131 (прототип ).

-г