Устройство для контроля диаметра прозрачных волокон

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля за счет увеличения отношения сигнал/шум. В результате рассеяния на волокне лазерного излучения получается интерференционная картина, наклоны смещения которой из-за наклонов волокна компенсируются цилиндрической оптической системой, выполненной с эквивалентным фокусным расстоянием F<SP POS="POST">1</SP>, удовлетворяющим условию F<SP POS="POST">1</SP>=(1/A+1/B)<SP POS="POST">-1</SP>, причем BΑ, где A - расстояние от предметной плоскости до главной плоскости оптической цилиндрической системы и объектива

B - расстояние от главной плоскости до регистрирующего фотоприемника. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19> (И) 2 А1 (1)5 С 01 В 11/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6Ь Л

:;A(I:».: Tö

f = (-+ — )

1 1 а Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ (10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4334728/24-28 (22) 16.10.87 (46) 07.10.90. Бюл, N - 37 (72) H.È. Евсеенко, Г.А. Коровченко и Е.Г. Попов (53) 531.715.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1002832, кл. С 01 В 11/08, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРА ПРОЗРАЧНЫХ ВОЛОКОН (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение точности и надежности контроля за счет увеличения отношения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах неразрушающего контроля диаметра изделий волокнистой оптики.

Целью изобретения является повышение надежности и точности контроля за счет увеличения отношения сигнал/шум.

На фиг. 1 представлена схема устройства с цилиндрическим объективом; на фиг. ? — то же, вид сверху; на фиг. 3 — схема устройства со сферическим объективом; на фиг. 4 — то же, вид сгерху.

Устройство (фиг. 1) содержит лазер

1, эа которым располагают волокно 2, объектив 3, цилиндрическую оптическую систему 4, блок 5 сканирования и преобразования, в состав которого входит регистрирующий фотоприемник 6. Цилиндрическая оптическая система 4 устройства выполнена с эквивалентным фокус- .

1 ным расстоянием f, равным

2 сигнал/шум. В результате рассеяния на волокне лазерного излучения получается интерференционная картина, наклоны смещения которой из-эа наклонов волокна компенсируются цилиндрической оптической системой, выполненной с эквивалентным фокусным расстоянием f удовлетворяющим условию f =(1/a +I/Ü),, причем Ь (а, где а — расстояние от, предметной плоскости до главной плоскости оптической цилиндрической системы и объектива; Ъ вЂ” расстояние от главной плоскости до регистрирующего фотоприемника. 4 ил. где а — расстояние от Предметной плоскости (волокна) до главной > плоскости цилиндрической on- (д тической системы и объектива;

Ь вЂ” расстояние от главной плоскости цилиндрической оптической системы и объектива от регистрирующего фотоприемника, причем Ь (а.

Устройство работает следующим образом.

Пучок света диаметром D от лазера

1 освещает контролируемое волокно 2 в направлении, перпендикулярном его оптической оси. Полученная в результате рассеяния лазерного излучения на волокне 2 интерференционная картина формируется цилиндрическим объективом

3 в его задней фокальной плоскости.

1597532

Объектив 3 расположен так, что радиусы кривизны его преломляющих поверхностей лежат в плоскости, перпендикулярной оси волокна 2, В задней фокальной плоскости объектива 3 установ5 лен блок 5 сканирования и преобразования, который преобразует пространственное распределение интенсивности рассеянного света во временной элект- ; !

О рический сигнал. Между объективом 3 и блоком 5 установлена цилиндрическая оптическая система 4, которая компенсирует влияние наклона волокна 2 на смещение плоскости поля рассеяния в задней фокальной плоскости объектива

3. Цилиндрическая оптическая система

4 расположена так, что ее оптическая ось совпадает с оптической осью объектива 3, а радиусы кривизны преломляющих поверхностей лежат в плоскости, параллельной оси волокна 2, При этом в плоскости поля рассеяния (перпендикулярной оси волокна) цилиндричес,кая оптическая система 4 работает как 2 ..плоскопараллельная пластинка, которая практически не изменяет направления распространения рассеянного света и величину эквивалентного фокусного расстояния оптической системы по сравнению с фокусным расстоянием объектива. В плоскости, параллельной оси волокна 2, объектив 3 работает как плоскопараллельная пластинка, а цилиндрическая оптическая система 4 как система переноса изображения. Оптические.параметры цилиндрической оптической системы 4 выбраны такими, что ее эквивалентное фокусное рассто/ яние удовлетворяет условию f

1 1

40 (— + -), где а — расстояние от предметной плоскости (волокна) до главной плоскости Н цилиндрической оптической системы и объектива; Ь

4S . расстояние от главной плоскости Н до регистрирующего фотоприемника 6. При таком соотношении параметров цилиндрическая оптическая система 4 переносит изображение освещенного лазерным пучком участка волокна 2 на регистрирующий фотоприемник 6 с размерами чувствительного элемента h x h . При

1 этом в параксиальном приближении отклонение плоскости рассеяния от оптической оси, происходящее при накло- не волокна, не приводит к смещению регистрируемой картины с чувствительного элемента регистрирующего фотоприемника. Размер D изображения в плоскости регистрирующего фотоприемника 6 связан с размером П освещенного участка волокна 2 формулой (2) D=VD, Ъ где V = — — коэффициент увеличения а цилиндрической оптической системы.

Освец|енность Е в пределах площад° I ки чувствительного элемента регистрирующего фотоприемника связана с освещенностью Е в плоскости волокна зависимостью

Е =1с—

9 (3) I

Формула изобретения

Устройство для контроля диаметра прозрачных волокон, содержащее лазер и последовательно установленные по ходу луча лазера объектив, цилиндрическую оптическую систему и фотоприемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля, цилиндрическая оптическая система выполнена с где k — константа, пропорциональная коэффициенту отражения света от волокна.

В устройстве для контроля диаметра волокон (фиг. 1 и 2) используется цилиндрический объектив. Такого же эффекта (повышения освещенности в пре— делах чувствительного элемента регистрирующего фотоприемника) можно достичь и при использовании сферического объектива. Например, в устройстве (фиг. 3) для формирования картины рассеянного света используется объектив со сферическими поверхностями. В этом случае оптическая сила системы в плоскости, параллельной оси волокна, складывается из оптических сил цилиндрической оптической системы и объектива а эквивалентное фокусное расстояние всей оптической системы также удовлетворяет условию (1).

Таким образом, предлагаемое выполнение устройства обеспечивает увеличение освещенности на чувствительном элементе регистрирующего фотоприемника, что повышает надежность работы устройства и снижает погрешность измерений.

5 1597532 эквивалентным фокусным расстоянием

I и, равным (» + )-с

/ 1 1 а b где а — расстояние от предметной плоскости до главной плоскости

6 цилиндрической оптической системы и объектива;

b — расстояние от главной плоскости цилиндрической оптической системы и объектива до . фотоприемника и удовлетворяет условию b (a.