Поляризационно-оптическое устройство для реверсивного счета полос интерференции

 

„„SU„„ I 032329

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А <0 G 01 в 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ ..„

1 н АВТорсНоМУ сВидетельствм (54 )(Ь7) ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ОПТИЧЕСКОЕ;

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕВЕРСИВНОГО СЧЕТА

ПОЛОС ИНТЕРФЕРЕНЦИИ, содержащее источник монохроматического поляризованного света, оптически связанные.формирователь, два светоделителя, установленные последовательно по ходу оптического луча, два измерительных канала, каждый из которых включает в себя анализатор и фотоприемник с предварительным усилителем, логический блок,, (21 ) 3404432/18-25 (22 ) 0 1.03.82 (46} 30.07.83. Бюл.. 11 28 .(72) Н. Н. Романюк, Н. А. Романюк и. А. И. Костецкий (7l) Львовский ордена Ленина госу-. дарственный университет . (53) 535.511(088,8.) (56 } 1. Авторское свидетельство СССР

Н 91873, кл. 6 01 0 5/38, 1950, 2. Авторское свидетельство СССР

Jf, 506824, кл. F 02 В 5/28, 1980, подключенный через:блок сравнения .к выходам измерительных каналов, отлич ающееся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и расширения диапазона измерений, в него дополнительно введены установленный по. ходу луча третий измерительный канал, блок измерения дробной части порядка интерференции, блоки памяти, формирования управляющих импульсов и реверсивный счетчик, при этом блок измерения дробной части подключен к выходу предварительного усилителя третьего канала, выходы измерительных- каналов через блок сравнения, логический . блок, блок памяти и блок формирования подкпючены к реверсивному счетчику, а анализаторы первых двух измерительных

:каналов установлены таким образом, что обеспечивают постоянный фазовый сдвиг лучей на фотоприемниках относительно луча третьего канала, равный + Ji/2 и — 3Г/2, 1032329 2

Изобретение относится к интерФеренционным поляризационно-оптическим устройствам и предназначено для измерения оптической разности хода лучей при исследованиях фотоупругости, изменений двупреломления, однорОдности кристаллов, фазовых переходов, толщины растущих кристаллических пленок, кристаллооптических методов определения температуры неподвижных и вращающихся стационарных объектов, Известно устройство для реверсивного счета движущихся полос ин-. терференции, содержащее двухлучевой интерферометр, объект исследования, три измерительных канала с диафрагмами и фотоприемниками и трехфазный синхронный двигатель, обмотки которого через усилители подключены к фотоприемникам, В этом устройстве в плоскости изображения интерференционной полосы две диафрагмы Фотоприемников сдвинуты относительно третьих на фазовый угол равный + л /2 и - Х/2, Такое расположение диафрагм обеспечивает получение трехфазного синусоидального тока при движении интерференционной картины и соответствующее вращение двигателя, обеспечивающего индикацию величины и направления изменения разности хода в интерференционном устройстве t 1 ), Известное устройство обладает низкой точностью и малым быстродействием, обусловленными применением электромеханического привода в регистрирующем устройстве.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является поляризационно-оптическое устройство для реверсивного счета полос интерференции, содержащее источник монохроматического поляризованного света, оптически связанные формирователь, два светоделителя, установленные по ходу оптического луча,два измерительных канала, каждый из которых включает в себя анализатор и фотоприемник с предварительным усилителем, логический блок,, подключенный через блок сравнения к выходам измерител ьных каналов(2 ).

Недостатками известного устройства являются низкая точность, малое быстродействие и ограниченный диапазон измерений, обусловленные приме5

55 нением в нем механических компенсаторов разности хода с ограниченными техническими характеристиками и наличием мертвых ходов в механизме привода, Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в поляризвционно-оптическое устройство для реверсивного счета полос интерференции, содержащее иСточник монохроматеческого поляризованного света, оптически связанные формирователь, два светоделителя, установленные. по ходу оптического луча, два измерительных канала, каждый из которых включает в себя анализатор и фотоприемник с предварительным усилителем, логическйй блок, .подключенный через блок сравнения к выходам измерительных каналов, дополнительно введены установленный по ходу луча третий измерительный канал, блок измерения дробной части порядка интерференции, блоки памяти, формирования управляющих импульсов и реверсивный счетчик., при этом блок измерения дробной части подключен к выходу предварительного усилителя третьего канала, выходы измерительных каналов через блок сравнения, логический блок, блок памяти и блок формирования импульсов подключены к реверсивному счетчику, а поляризаторы и анализаторы первых двух измерительных каналов установлены таким образом, что обеспечивают постоянный фазовый сдвиг лучей на фотоприемниках относительно луча третьего канала, равный + Л/2 и -Ti/2.

На чертеже приведена блок-схема устройства, Устройство содержит источник 1 монохроматического поляризованного света, формирователь 2, диафрагму 3. исследуемый объект 4, два светоделителя 5 и 6, две фазовые пластинки 7 и 8, три анализатора 9-11, три фотоприемника 12-14, предварительные усилители 15-17 фототока, блок 18 сравнения сигналов, логическое устройство 19, блок 20 памяти, блок 21 формирования управляющих импульсов, реверсивный счетчик 22, регистрирующее цифровое устройство 23 дробной доли порядков.

Устройство работает следующим образом.

32329 4, К521СИ1 и К133ЛЬ3. На выходе ис!

О t5

25

ЗО

40

3 l0

Параллельный луч от источника 1 света проходит через формирователь 2, диафрагму 3, исследуемый объект 4, попадает на светоделители 5 и 6;:и расщепляется на три луча 1....П,Ш, которые при прохождении через фазовые пластинки 7 и 8 и анализаторы 9-11 получают постоянный дополнительный фазовый сдвиг фазы л

0ь

2 и попадает на соот ветствующие им фотоприемники 12-14, Электрические сигналы от фотоприемниковв через предварит ел ь ные у сили; теля 15-17 фототока поступают в блок 18 сравнения сигналов, откуда результаты сравнения через логическое устройство 19 поступают в блок 20 памяти, где запоминаются только в том случае, если Фотоприемник 12 регистрирует близость экстремума освещенности. При йрохождении экстремума освещенности .по сигналу логического устройства 19 из блока 20 памяти сиг,I нал о направлении прохождения экстремума поступает в блок 21 формирования импульсов, управляющих работой реверсивного счетчика 22 импульсов, . который обеспе чи вает индикацию целого числа полос. Знак алгебраического сложения числа полос определяется логическим устройством 19. совместно с блоком 20 памяти.

Одновременно электрический сигнал от фотоприемника 12 через предварительный усилитель 15 фототока поступает на регистрирующее устройство 23 дробной доли порядков, Пример . Изготовленное поляризационно-оптическое устройство используют для счета интерференционных полос кристаллов ниобата лития при изменении его температуры. Источником света служит лазер ЛГ-78 (Л =

= 632,8 нм) . Используют стандартные . светоделительные .кубики, анализаторыполяроидные пленки. Фотодвигающими пластинками служат пластинки слюды необходимой толщины. Приемники излучения - фотодиоды типа ФД-23К, ло-. гическое устройство и блок K140ÓÄ8Á, пользуют . ре верси вный счетчик импул ьсов Ф-5007, на табло которого высвечиваются целые порядки интерференционной картины. Дробные доли порядков определяет по величине сиг- нала предварительно,: > проградуированного вольтметра, При изменении температуры кристалла .ниобата лития на 120 С получают такие показания о приборов: 7о — целых порядков и

0,6 — дробная часть порядка.

Таким образом,.за счет того, что отпадает необходимость в механических приводах, двигателях, диф,,ференциалах, модуляторах, датчиках угла поворота и линейных перемещений, Фазовом детекторе, компенсаторах разности хода, оптических фильтрах, Формирователях сигналов, корректровке данных, упростилась конструкция предлагаемого устройства.Кро-ме того, повысились быстродействие устройства (уменьшилась инерцион-. ность) и точность измерений за счет применения только электрических и логических схем, отсутствия корректировок целого числа. Точность составляет +1/15 интерференционной полосы, быстродействие 4 10 с. Стабильность работы устройства сохраняется при частоте следования импульсов до

2 -104Гц.Расширен также диапазон измерений, так как -применяется реверсивный счетчик импульсов и отсутствуют оптические компенсаторы, обладающие ограниченной величиной компенции .

Предлагаемое устройство может применяться в схемах с временным и пространственным распределением интенСивности интерференционных картин и с использованием лазеров, а также для автоматизации измерений двулуче-, преломления кристаллов в области фазовых переходов для автоматического измерения температуры различных объектов; В последнем случае в качестве термодатчика применяется двулучепреломпяющий кристалл, 1032329

Составитель А, Медведев

Техред М; Коштура Корректор О, Билак

Редактор С, Пекарь

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

Заказ 5388/46 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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