Устройство для количественной оценки неоднородностей в прозрачных средах

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 1748126 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0?0178 (21) 2564592/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15,07.80. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 180780 (51)М. Кл.2

6 01 В 9/021

Государствеиный комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (5З) НЖ 772. 99 (088.8) (72) Автор изобретения

Н.М. Спорник (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ

НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В ПРОЗРАЧНЫХ СРЕДАХ

Изобретение относится к области о1 тического приборостроения и может быть использовано н экспериментальной газодинамике, гидродинамике, биологии, химии, теплофиэике при исследовании неоднородностей в прозрачных средах: жидких, твердых и газообразных.

Известны устройства для оценки неоднородностей в прозрачных средах цветным теневым методом при восстановлении волнового фронта с голограммы в белом свете $Q .

Известные устройства включают в себя осветитель, голограмму и прием- 15 ную часть с регистратором. С помощью данных устройств можно проводить лишь качественную оценку исследуемой неоднородности и невозможно получать количественные данные по цветной тене-2О вой фотографической картине. Это обусловлено искажениями фотопечати.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является устройство для количественной оценки неоднородностей в прозрачных средах (21.

Это устройство включает в себя следующие элементы; источник полихроматического света с конденсором и 30 щелью, коллиматор, голограмму, оптический клин, приемный объектив с низуализирующими щелями и регистрирующую часть или систему наблюдения с отсчетной шкалой. Поскольку чувствительность этого устройства обратно пропорциональна угловой дисперсии света на голограмме, а несущая частота на голограмме постоянна, то чувствительность и диапазон Измерений устройства остаются неизменными. Для изменения чунстнительности и диапазона измерений необходимо изменять несущую частоту голограммы, т.е. повторять несколько раз эксперимент с изменением несущей частоты. При исследовании быстро протекающих процессов это понторение эксперимента практически невозможно, так как начальные параметры эксперимента изменяются. Это является недостатком данного устройства.

Целью изобретения янляется изменение чувствительности измерений как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения при исследовании неоднородностей с большим диапазоном градиента показателя преломления.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве перед голограм3

748126 мой установлен диспергирующий элемент, выполненный в виде двух призм, склеенных попарно из стекол разного показателя преломления и установленных с. возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оптической оси, а между диспергирующим элементом и голограммой установлена оптическая система для обеспечения их оптического сопряжения.

На чертеже приведена оптическая схема устройства..

Устройство включает в себя осветитель (источник 1 света, конденсор 2 и щель 3), коллиматор 4, диспергирующий элемент 5, объективы б

:и 7, зеркало 8 подсветки, голограмму 9, оптический клин 10, приемный объектив 11, визуализирующую 12а и ска-" нирующую 12б щели, систему 13 для наблюдения со шкалой 14.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 белого света освещает щель 3 через конденсор 2. Далее расходящийся световой пучок коллимируется коллиматором 4 и подает на диспергирующий элемент 5, положение которого задает величину и направление дисперсии света 4Ч, связанной .с величиной и направлением дисперсии

44 Д, вносимой голограммой 9. Величина угловой дисперсии 4Ч диспергирующего элемента 5 является функцией угла поворота одной призмы относительно другой и может изменяться плавно. Диспергированный свет проходит объективы б и 7, осуществляющие оптическое сопряжение призм с голограммой 9, которая просвечивается под углом голографирования с помощью зеркала 8. Дисперсия света восстановленного пучка с голограммы4Ч равна дК

4К вЂ” + дЧ

В Г+ г

11 где à — увеличение оптической системы

Соответственно линейная дисперсия света в фокальной плоскости объектива,11 равна 4К f, и может изменяться в зависимости от величины и знака

УГЛОВОЙ ДИСПЕРСИИ 4Кэ ДИСПЕРГИРУЮЩЕro элемента. Изменяя соответственно линейной дисперсии ширину осветительной 3 и приемных 12а и 12б щелей, можно изменять чувствительность и диапазон измерений устройства в широких пределах.

При определенной настройке системы щелью 12б сканируется дополнительное невозмущенное иэображение источника света- и по сравнению цвета в

Плоскости клина 10 с цветом в иэображении исследуемой неоднородности находят углы Я отклонения световых лучей по формуле

Е = д (2) ЗО

5

25 где сР— величина смещения сканирующей щели.

Наблюдение производится с помощью приемной системы 13, отсчет координат различных зон с помощью шкалы 14, которая оптически сопряжена с голограммой 9.

Поворачивая призмы диспергирующего элемента, можно изменять величину и знак угловой дисперсии дК, а следовательно, и величину 4К . Поскольку чувствительность обратно пропорциональна угловой дисперсии, то она может изменяться в зависимости от угла поворота призм. В результате чего визуализация и оценка различных углов отклонения осуществляется с использованием одной голограммы.

Таким образом, введение в устройство диспергирующего элемента приводит к возможности плавного изменения чувствительности и диапазона измерений, обусловленных изменением угловой дисперсии на диспергирующем элементе.

Формула изобретения

Устройство для количественной оценки неоднородностей в прозрачных средах, содержащее последовательно установленные осветитель, коллиматор, голограмму сфокусированного изображения, оптический клин, помещенный в невозмущенной части рабочего поля приемнйй объектив с визуализирующей и сканирующей щелями и систему для регистрации и наблюдения с отсчетной шкалой, о т л и ч а ю щ е е с я, тем, что, с целью изменения чувствительности измерений как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения при исследовании неоднородностей с большим диапазоном градиента показателя преломления, перед голограммой установлен диспергирующий элемент, выполненный в виде двух призм, склеенных попарно из стекол разного показателя преломления и установленных с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной к оптической оси, а между диспергирующим элементом и голограммой установлена оптическая система для обеспечения их оптического сопряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Белозеров A.Ô., Спорник Н.М.

Получение цветных теневых картин при исследовании волнового фронта, восстановленного с голограммы. Известия

ВУЭов,"Геодезия и.аэрофотосъемка".

М., МИИГАиК, 1974, 9 1, с. 139.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 494722, кл. 6 01 8 9/021, 1973 (прототип).

?48126

Заказ 4219/26

Тираж 801 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Е. Артамонова

Редактор М. Батанова Техред А. Щепанская Корректор, А. Гриценко