Устройство для определения напряженно-деформированного состояния в оптически активных моделях

 

Использование: изобретение относится к оптическому приборостроению. Сущность изобретения: устройство содержит источник света - газовый лазер, на пути луча которого установлена цилиндрическая линза, первый радиус которой равен радиусу луча лазера, формирующая его луч в виде плоского конического ножа. За цилиндрической линзой установлен объектив в виде двояковыпуклой линзы, с помощью которой получается плоскопараллельный световой нож, за которой установлена исследуемая модель. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для определения напряженно-деформированного состояния объемных и плоских оптических активных моделей различных конструкций.

Известна установка рассеянного света (УРС-ИМАШ), содержащая источник света - точечную лампу 1000 Вт, поляризатор, раздвижную поворотную щель [1] . Недостатком известной установки является то, что источник света не поляризован, поэтому в схему ее включен поляризатор, состоящий из поляроида и четвертьволновой пластинки. Разворот плоского пучка параллельных лучей осуществляется с помощью раздвижной щели, что ведет к снижению освещенности сечения.

Наиболее близким к заявленному решению является устройство, содержащее источник света, оптическую систему для подсвета щели, вырезающей плоский пучок для освещения модели, а за моделью устанавливается регистратор, например, узел съемки [2].

Недостатком этого устройства являются его ограниченные возможности, связанные с тем, что мощность источника используется не полностью (из общего излучения щелью вырезается участок для подсветки модели), что приводит к необходимости последовательного освещения участков модели для получения общей картины ее напряженно-деформированного состояния, а следовательно, увеличиваются затраты времени на исследования.

Целью изобретения является исключение этого недостатка.

Цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем установленные перед моделью источник света, объектив, средство преобразования формы пучка источника света, а за моделью - регистратор излучения, в качестве источника излучения используется лазер, а средство преобразования формы пучка выполнено в виде отрицательной цилиндрической линзы, задний фокус которой совмещен с фокусом объектива, а радиус поверхности, обращенной к источнику излучения, равен радиусу излучения лазера.

Кроме того, цилиндрическая линза с объективом установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, цилиндрическая линза установлена с возможностью поворота относительно оптической оси, а объектив установлен с возможностью поворота относительно образующей цилиндрической линзы.

Новым в устройстве является то, что вместо источника излучения - лампы используется лазер, что позволяет значительно увеличить возможности устройства за счет повышения освещенности щели.

Помимо этого, с помощью предложенной конструкции пятно подсветки формируется не вырезанием части пучка щелью, как в прототипе, а путем преобразования всего пучка излучения в перпендикулярной плоскости в прямоугольник.

Соблюдение равенства радиусов цилиндрической линзы и пучка излучения лазера позволяет полностью без потерь использовать мощность источника.

Что касается второго отличия, то с помощью этих признаков можно выбрать место освещения модели и согласовать его с источником.

На фиг.1 изображена оптическая схема устройства; на фиг.2 - узел установки цилиндрической линзы; на фиг.3 - узел установки объектива.

Устройство включает источник света - газовый лазер 1, на пути луча которого установлена цилиндрическая линза 2, первый радиус которой равен радиусу луча лазера, формирующая его луч 8 в виде плоского конического ножа 7, за цилиндрической линзой установлен объектив в виде двояковыпуклой линзы 3, с помощью которой получается плоскопараллельный световой нож 6, за которым установлена исследуемая модель 4.

Узел установки цилиндрической линзы 2 состоит из корпуса 10, регулировочного винта 11 и установлен с возможностью перемещения по направляющим основания 9. Двояковыпуклая линза 3 размещена в корпусе 12 с возможностью перемещения по направляющим основания 9.

Устройство работает следующим образом.

Лазерный луч, выходящий из лазера 1, проходит через цилиндрическую линзу 2, которая формирует луч лазера в виде плоского конического ножа 7, после этого световой луч проходит двояковыпуклую линзу 3, с помощью которой формируется плоскопараллельный световой нож 6, который просвечивает исследуемую модель 4. При просвечивании модели 4 ее фотографируют с помощью, например, фотоаппарата "Зенит-3м". Выдержка в зависимости от освещенности составляет несколько десятых секунды. На фотографии получают картину интерференционных полос, визуализируемых в модели при подсветке ее источником излучения, полученную при рассеянии света в ней, которая и характеризует напряженно-деформированное состояние объекта. Затем полученную фотографию расшифровывают.

Четкие фотографии могут быть получены при достаточной интенсивности источника света и хорошем внутреннем рассеянии света в оптически активной модели.

Использование предлагаемого устройства позволит определять напряженно-деформированное состояние в объемных оптически активных однородных упругих моделях, материал которых не "замораживается", например, в объемных резиноподобных конструкциях; в объемных неоднородных материалах, в частности к металлополимерных композициях; в плоских моделях, например, диск, сжатый двумя диаметрально расположенными силами; решать объемные динамические задачи, используя скоростную съемку для фиксирования картины интерференционных полос, например, получать картину интерференционных стационарных и нестационарных температурных напряжений, вызванных температурными полями, воздействующих на конструкцию механических усилий и т.д.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ В ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ МОДЕЛЯХ, содержащее установленные перед моделью источник света, объектив, средство преобразования формы пучка источника света, а за моделью - регистратор, отличающееся тем, что в качестве источника света используется лазер, а средство преобразования формы пучка выполнено в виде отрицательной цилиндрической линзы, радиус поверхности которой, обращенной к источнику света, равен радиусу луча лазера, а ее задний фокус совмещен с фокусом объектива.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрическая линза и объектив установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрическая линза установлена с возможностью поворота относительно оси пучка лазера.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объектив установлен с возможностью поворота относительно образующей цилиндрической линзы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3