Устройство для контроля диаметра микроволокна

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРА МИКРОВОЛОКНА, содержащее оптически связанные лазер, телескопическую систему, фокусирукщий объектив, блок сканирования, фотоприемник и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности контроля, оно снабжено оптическим клином , установленным между телескопической системой и фокусирунщим объективом так, чТо его выходная грань перекрывает половину выходного зрачка телескопической системы, эталонным /волокном, расположенным между оптическим клином и фокусируюпщм объективом так.что направление eio продольной оси перпендикулярно ребру при верпине оптического клина, оптическим коммутатором , оптически Связанным с блоком сканирования, поросовым фильтром, вход которого связан с фотоприемником двумя ключами, информационные входы которых подключены к выходу полосового фильтра, а управляющие входы подключены к управляющим выходам оптического коммутатора двумя блоками измерения амплитуды, входы которых подключены к выходам двух ключей, дифферен (Л циальным усилителем, входы которого подключены к выходам первого и второС го блоков измерения амплитуды, блоком деления, первый вход которого под- g ключен к выходу дифференциального усилителя, а второй вход подключен к выходу второго блока измерения амплитуды , а индикатор подключен к выходу блока деления. /в S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) 01) всю со

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К- АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3637233/18-28 (22) 29.08.83 (46) 07.12.84. Бюп. № 45 (72) Т.И.Айсин, А.Д.Заболотский и А.В.Подобрянский (53) 531. 717(088.8) (56) 1. West P. One line gange for wire and fibre diameter measurment.—

"Meas and Contr"., 1974, v..7, N- 2, р. 45-45.

2. Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Митрофанов А.С. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. Л., "Машиностроение", 1978, с. 262, рис. 155. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРА МИКРОВОЛОКНА, содержащее оптически связанные лазер, телескопическую сйстему, фокусирующий объектив, блок сканирования, фотоприемник и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено оптическим клином, установленным между телескопической системой и фокусирующим объек- . тивом.так, что его выходная грань перекрывает половину выходного зрачка телескопической системы, эталонным. ,волокном, расположенным между оптическим клином и фокусирующим объективом так что направление его продольной оси, перпендикулярно ребру при вершине оптического клина, оптическим коммутатором, оптически связанным с блоком сканирования, полосовым фильтром, вход которого связан с фотоприемником двумя ключами, информационные входы которых подключены к выходу полосового фильтра, а управляющие входы подключены к .правляющим .выходам оптического коммутатора двумя блоками измерения амплитуды, входы которых подклю- I чены к выходам двух ключей, дифференциальным усилителем, входы которого подключены к выходам первого и второ- р® го блоков измерения амплитуды, блоком деления, первый вход которого под- д ключен к выходу дифференциального усилителя, а второй вход подключен к выходу второго блока измерения амплитуды, а индикатор подключен к выходу блока деления.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испапьэовано для контроля диаметра микроволокна в процессе изготовления.

Известно устройство для контроля диаметра микроволокна, содержащее оптически связанные лазер, модулятор„ телескопическую систему, фокусирующий объектив, поэииионно- чувствительный фотоприемник (11 . .1 6

Недостатком данного устройства является невысокая точность контроля из-за влияния изменения чувствительности фотоприемника и мощнос15 ти излучения лазера на результаты контроля .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля диаметра мик20 роволокна, содержащее оптически связанные лазер, телескопическую систему, фокусирующий объектив, блок сканирования, фотоприемник и индикатор. Устройство также содержит блок

25 измерения временных интервалов $2j

Недостатком известного устройст ва является невысокая точность контроля иэ-эа влияния шумовых составляющих при фиксации минимумов дифрак30 ционной картины.

Целью изобретения является ловышение точности контроля.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство для контроля диаметра микроволокиа, содержащее опти- Ç5 чески связанные лазер, телескопическую систему, фокусирующий объек-. тив, блок сканирования, фотоприемник и индикатор, снабжено оптическим клином, установленным между телескони- ® ческой системой и фокусирующим объективом так, что его выходная грань перекрывает половину выходного зрачка телескопической системы, эталонным волокном, расположенным между оптическим клином и фокусирующим объективом так, что направление его продольной оси перпендикулярно .ребру при вершине оптического клина, оптическим коммутатором, оптически свя- 5О занным с блоком сканирования, полосовым фильтром, вход которого связан с фотоприемником двумя ключами, информационные входы которых подключены к выходу полосового фильтра, а 55 управляющие входы подключены к управ-, ляющим выходам оптического коммутатора двумя блоками измерения амплитуды входы которых подключены к выходам двух ключей, дифференциальным усилителем, входы которого подключены к выходам первого и второго блоков измерения амплитуды,. блоком деления, первый вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, а второй вход подключен к выходу второго блока измерения амплитуды, а индикатор подключен к выходу блока деления.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг .. 2 взаимное расположение контролируемого и эталонного волокна относительно бптического клина.

Устройство содержит оптически связанные лазер 1, телескопическую "ис-, тему. 2, оптический клин 3, эталонное волокно 4, фокусирующий объектив 5, блок 6 сканирования, выполненный, например, в виде диска с приводом, с нанесенными на диск по радиусу щелями, оптический коммутатор 7, оптически связанный с блоком 6 сканирования, фотоприемник 8, усилитель

9, вход которого подключен к фотоприемнику 8, нолосовой фильтр 10, вход которого подключен к усилителю 9, ключи 11и 12, информационные входы которых подключены к выходу полосового фильтра, а управляющие входы подключены к управляющим выходам оптического коммутатора, блоки 13 и 14 измерения амплитуды, входы которого подключены к выходам ключей 11 и 12, дифференциальный усилитель 15, входы которого подключены к выходам первого и второго блоков 13 и .14 измерения амплитуды, блок 16 деления, первый вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя 15, а второй вход подключен к выходу второго блока 14 измерения амплитуды, индикатор 17, подключенный к выходу блока

16 деления. Контролируется диаметр волокна 18 расположенного параллельно эталонному волокну 4, между телескопической системой 2 и фокусирующим объективом 5.

Устройство работает следующим образом.

Параллельные пучки когерентлого монохроматического света, формируемые лазером 1, расширяются телескопической системой 2.

Часть пучков лучей направляется на контролируемое волокно 18, а часть3 1128 на оптический клин 3, осуществляющий изменение направления пучков лучей, направляемых на эталонное волокно 4.

Дифракционная картина от дифрагировавших на эталонном 4 и контролируемом 18 волокнах пучков лучей строится в плоскости анализа фокусирующим объективом 5 на некотором расстоянии друг от друга, величина которого определяется углом между гранями опти- 1О ческого клина 3.

Дифференциальная картина от контролируемого волокна 18 и эталонного волокна 4 сканируется блоком 6 сканирования и попеременно коммутируется оптическим коммутатором 7.

Период коммутации ниже периода сканирования дифракционных картин. На фотоприемнике 8 формируется электрический сигнал, характеризующий распределение освещенности в дифракционных картинах от контролируемого волокна 18 и эталонного волокна 4, посту= паюций на усилитель 9.

Полосовой фильтр 10 выделяет из, электрического сигнала, поступающего с выхода усилителя 9, одну из гармонических составляющих, которая поступает на ключи 11 и 12, осуществляющих синхронную коммутацию информационных сигналов при поступлении управляющих сигналов с оптического коммутатора 7.

Сигнал с выходов ключей 11 и 12 поступает на блоки 13 и 14 измерения амплитуды, осуществляющих измерение амплитуды гармонической составляющей электрического сигнала, характеризующего изменение освещенности в дифракционном изображении контро40 лируемого волокна 18 и эталонного волокна 4.

Разность сигналов, снимаемых с блоков 13 и 14 измерения амплитуды валяется дифференциальным усилителем 15, выходной сигнал с которого

45 поСтупает иа первый вход блока 16 деления, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 14 измерения амплитуды.

Блок 14 деления осуществляет деле. 50 ние информационного сигнала на опорный. Результаты деления нндицируются индикатором 17.

При равенстве диаметра контролируемого 18 и эталонного 4 волокна

119 4 дифракционные картины, формируемые в плоскости блока 6 сканирования, одинаковы и, следовательно, одинаков пространственно частотный спектр диф" ракционных картин. При этом амплитуда гармонической составляющей, выделяемой из сигнала сложного спектра, снимаемого с фотоприемника 8, для дифракционной картины от контролируемого 18 и эталонного 4 волокна одинакова.

На выходе блоков 13 и 14 выделения амплитуды формируются одинаковые сигналы. Сигнал на выходе дифференциального усилителя 15 равен нулю и, следовательно, равен нулю сигнал, поступающий с выхода блока 16 деления на индйкатор 17.

При изменении диаметра контролируемого волокна 18 изменяется дифракционная картина и пространственно частотный спектр, что приводит к изменению амплитуды гармонической составляющей, выделяемой полосовым фильтром 10. Сигнал на выходе блока

13 измерения амплитуды изменяется, изменяется сигнал на выходе дифференциального усилителя 15. В та же время сигнал на выходе блока 14 измерения амплитуды не изменяется, так как не изменяется пространственно частотный спектр дифракционной картины от эталонного волокна 4.

Блок 16 деления формирует сигнал,. характеризующий изменение диаметра контролируемого волокна 18, который индицируется индикатором 17.

При изменении мощности излучения лазера 1 и чувствительности фотоприемника 8 результат, индицируемый индикатором 17, не изменяется, так как при этом происходит одновременное пропорциональное изменение амплитуды гармонической составляющей, вьд ляемой полосовым фильтром

10, характеризующей пространственно частотный спектр контролируемого

18 и эталонного 4 волокон.

Технико- экономическая эффективность от использования устройства заключается в возможности контроля объектов с малыми поперечными размерами с высокой точностью, и высокой помехоустойчивостью.

1128119

Составитель Е.Глазкова

Редактор П. Коссей Техред М, Гергель Корректор А.Зимокосов

1 и

Заказ 9016/30 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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