Способ регистрации поля градиента показателя преломления и устройство для его осуществления
5k
ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
О П
Союз Советских
Социалистических
Республик
?04339
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-еу (22) Заявлено 04р578 (21) 2610575/18-25 (51)М. Кл.з
С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКи № (23) Приоритет
G N 21/46
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 07,10.80. Бголлетень ¹ 37
Дата опубликования описания 07.1080 (53) УДК535. 32 (088, 8) (72) Авторы изобретения
О.A,F. âòèõèåâà и Б,С,Ринкевичюс (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ПОЛЯ ГРАДИЕНТА
ПОКАВАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к области рефрактоглетрии и может найти применение при исследовании параметров неоднородной среды.
Известен способ регистрацйй гради ента показателя преломления, основанный на зондировании оптической неоднородности LIHpoKHM световыгл пучком, на пути которого поставлена до- 10 полнительная диафрагма, приводящая к фазовым и амплитудным изменениям части светового пучка, которые вызывают перераспределение освещенности в плоскости изображения, позволяющее 15 судить о распределении градиента показателя преломления в неоднородности (1), Однако его недостатком является трудоемкость исследования иестационарних полей градиента показателя 20 преломления.
Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является способ регистрации поля градиента показателя преломления, заключаю- 2з щийся в том, что в исследуемую неоднородную среду вводят узкий пучок света, измеряют смещение пучка в плоскости регистрации и углы отклонения, по измеренной зависимости их от коррдинат определяют поле градиента показателя преломления $2j .
Устройство для осуществляния этого способа содержит лазер, линзуфорглирователь, исследуемую неоднородную среду и измерительное устройство для регистрации углов отклонения пучка света (2).
Недостатком известных способов и устройств является то,что использование одного пучка для зондирования неоднородности приводит к необходимости его перемещения относительно среды для снятия зависимости углов отклонения пучка от координат входа его в неоднородность. Кроме того, затрудняется регистрация нестационарных режи- мов вследствие конечности скорости сканирования пучка.
Цель изобретения- повышение оперативности регистрации градиента показателя преломления.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе узкий пучок света расщепляют на параллельные пучки вдоль исследуемых координат с одновременныгл измерением их углов отклонений, а в предлагаемом устройстве перед исследуемой неоднород 0433ч ной средой ус ановлено средство для расцепления узкого пучка света, при— чем измерительное устройство снабжено матрицей с попарно диагональ 1ыrл соединением фотодиодов через дифференциальный усилитель.
На чертеже представлена схема уст— ройства для осуществления данного способа, состоящего из лазера 1, средства 2 для расщеплегил пучка света и измерительного устройства 3, ис:следуемого объекта 4. Узел длл рас<ЕП- ления пучка может быть выполнен, например, в виде двухкоординаTHonо модулятора Рамана-Ната 3 с фс>кусиру:"щей лиизой 6. Ис:содный набор пучков с заданным шагом по углу nî:y"IaeTOÿ 15 при дифракции света {a ре><име РаманаНаТа) на ультразвуковыми волне, что приводит к образованию боль lono количества дифракционггых г>орядк-.в „б>лизкиХ по интенсивнос-и. Использование )Q фокусирующей линзы 6 поэволлеT преобразовать дифракцион!1ые пучки E набор параллельных пу 1ков, зсндирующи>с неоднородную среду, Нарьирование расстояния между зонд!!с>у!с<11игли пучками осуществляется изменением частоть< ультразвуковой волны.
Измерительное 1 стройство 3 состоит из фокусирующей линзы 7, фотоматрицы 8 и регистрирую11его прибора 9.
Для и эглерени л углОе От кло лен>1л lс аждо— го пучка может быть использовано "»етыре фотодиода матрицы 8, включенных попарно по диагонали так, что каждая пара оотодиодов 10, 11 соединена с
ПОМОЦЬЮ Дибференциального усилителя
12 на вычитание.
Поскольку расстояние между фотодиодагли фотомарицы 8 задано и не может меняться, а расстояние между пучками варьируется в зависимости от раз- 4!0 меров неоднородной среды, то перед фотоматрицей 8 помецаетсл согласуюцая линза 7, причеи ее иестополо><ение и положение матрицы Я имеют опти мальные значения для разных неоднородностей.
На исследуемый объект 4 уаправляв ют набор параллельных узких пучков света, полученных расщеплением лазерного пучка 1 с помощью средства 2. gg
Число параллельных пучков определяется задачей исследования„ т.е. координатами, в направлении которых проводится исследование неоднородности среды 4. Конструкция средства 2 для расщепления пучка света дает возможность получать параллельные пучки, распределенные в пространстве, и варьировать расстояния глежду зондирующими пучками, что позволяет исследовать двумерные неоднородности и <<>О оптимизировась процесс. изиеренил в соответствии с формой и размерами неОДНОРОДНОС..тИ. При прохождении через неоднородность с эаданныи показателем преломления трас ктория 1<а>!<дог.> из {>5 пучкОВ искpивллетcя; H oli. ." Образуют, некОтОрый >»Ãoë к перВОначальног1у на— правлению. Далее изме»>лют одноврегленно поле углов большого количества пу»ков с помощью из"cpl-,тельного устр!Acr ьа 3 и гго изглеренным углам откло:!ения восста !авлива:-ст поле градиента показателя прело>.ленил . Сигнал от каждой пары бОТОдиодс>В 1 0» 1 1 !po.IopLIèoн aJIeH разиости гадающих световых потоков.
Знал зависимость вы»OTHono с>.гнала
От noJIO>. ПО ВЕЛИЧИНЕ;1ЗМЕ >ЕHHOI В::- ХОД!1О:O СИГнала опреде<лить сглеценис пучка в плоскости npèe> П р и .. e р, Для слу1ал и".оскопар аллеэlь ной 11 Осе си! 1ме три 1н Ой неоднородностей использовались >.азовый Не- Пе- лазер и ультразвуковой модуJI>!Top вета,работаюц и на 1астотах порядка 4 . 1Гц, что пои использовании линзы фокусным расст >лн !eм 50 гсм позволяло получать набор параллельных световы:с пучков с ша:ои около 100мкм, лвглю -1и>1с л On TI<ìàJ!ü HI<ì для неоднородностей с радиусом около 1 гм, Длл регистрации углов отклонения пучков исп-ользовалась матрица " диагональныгл включениег1 бс>тодиодов. Пров Одилис ь и a! !e .:eни л к ак с.т ациОИ а1>ных» так и нес-.ационарных полей. Б зксперииеllTe регис..риров =лись углы до 10" @ рад. Данный способ peгистрации полл градиента показателя npeJIO,"1J!eHHH прост в Gc)»å "TRJleHI!и и эбфективен lIpH исследовании пограничных слоев и нестационарных полей цирокого диапаэоi!a. Он иожет найти применение длл определения различных параметров неоднородной. среды, приводлцих к появлению градие1!та показателя преломления. Оооглула иэобоетенил 1. Способ регистрации поля градиента показателя прелокь1ения, заключающийся в том, .:то в цс<=ледуемую неоднородную среду вводят узкий пучок света, изглеряют смецение пучка в плоскости регистрации и углы отклонения, по измереннсй зависимости их от координат определяют поле градиента гокаэателя преломления, о т л и и а ю шийся тем, что, с целью повышекиля оперативности регистраци, узкий пучок света расщепляют на параллельные пучки вдоль исследуемых координат с одновременным измерением их углов отклонений, ?. Устройство для Осуществления способа по п. 1, содержащее лазер, линзу-формирователь, > сследуе11ую неоднородную среду и <1эмерительное устрОйствО, О т л и 1 а ю щ е е с л тем,чг-о перед исследуеглой неоднородной средой установленс редство для 704339 Составитель И.Рогожин Редактор Е.Зеленцова Техред М.Петко Корректор С.йомак Заказ 8673/73 Тираж 1019 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Y(-35, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 расщепления узкого пучка света, а измерительное устройство снабжено матрицей с попарно диагональным соединением фотодиодов через дифференциальный усилитель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Васильев Л.A. .Теневые методы. Наука, М., 1968 с, 33-37. 2. Аменицкий A.Н. и др., Определение градиента температуры в жидкостях по рефракции луча лазера, У(. Теплофи,зика высоких температур 1 2, - 4, 1974, 4. 902-904 (прототип).
