Теневой фотоэлектрический прибор

 

1. ТЕНЕВОЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИБОР, содержащий источник излучения , коллиматор, анализатор, фотоприемник и осциллограф, отличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности, в него введен второй фотоприемник, а анали- i затор состоит из основного анализирующего элемента, выполненного в виде призмы с двумя отражающими и одной поглощающей гранями и дополнительных анализирующих элементов - двух нейтрально серых клиньев, причем поглощающая грань призмы ориентирована по нормали к оптической оси коллиматора, размер этой грани меньше или равен его действующей апертуре, нейтрально серые клинья установлены на участках оптической оси, являющихся зеркальным отражением оптической оси коллиматора от плоскостей отражающих гра ней призмы, основания этих клиньев обращены в сторону коллиматора, а фотоприемники расположены .за указанными клиньями..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК (19) () 1) (51)4 G 02 В 27(00

/Я r..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и 0ткРыт1 и (21) 3763596/24-10 (22) 18.04.84 (46) 15.09.85. Бюл. Р 34 (72) ВЛ. Алехин (53) 835. 8 (088. 8) (56) Васильев Л.А. Теневые методы. . M. Наука, 1968, с. 60-72. "G. Chem. Phys. 44, N 3, 1966, р. 658-667. (54)(57) 1. ТЕНЕВОЙ ФОТОЭЛЕКГРИЧЕСКИЙ ПРИБОР, содержащий источник излучения, коллиматор, анализатор, фотоприемник и осциллограф, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен второй фотоприемник, а анализатор состоит иэ основного анализирующего элемента, выполненного в виде призмы с двумя отражающими и одной поглощающей гранями и дополнительных анализирующих элементов — двух нейтрально серых клиньев, причем поглощающая грань призмы ориентирована по нормали к оптической оси коллиматора, размер этой грани меньше или равен его действующей апертуре, нейтрально серые клинья установлены на участках оптической оси, являющихся зеркальным отражением оптической оси коллиматора от плоскостей отражающих гра" ней призмы, основания этих клиньев

С3 обращены в сторону коллиматора, а фо- @ топриемники расположены .эа указанными клиньями.

1179256

2. Прибор по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерений, в него введен второй оспиллограф, причем каждый осцил" лограф связан.. с соответствующим фотоприемником.

Изобретение относится к оптическим приборам, в часности к приборам для оптико-физических исследований оптических неоднородностей, и может быть использовано в экспериментальной аэродинамике, исследовании процессов горения и взрыва, оптике атмосферы.

Цель изобретения — повышение чув.ствительности, а также расширение ди- 10 намического диапазона измерений.

На фиг. 1 изображена оптико-электрическая схема теневого фотоэлектрического прибора; на фиг, 2 — схематическое расположение световых пучков ,относительно элементов анализатора при отсутствии в просматриваемом про- ,странстве оптической неоднородности; на фиг. 3 — то же, при наличии в просматриваемом пространстве оптической неоднородности.

Прибор включает источник 1 излучения, коллиматор 2, анализатор 3, два фотоприемника 4 и 5, два осциллографа 6 и 7, фазоинвертор 8, сумматор 9 и коммутирующий переключатель 10. При этом анализатор 3 состоит из основного анализирующего ! элемента, выполненного в виде призмы

11 с двумя отражающими 12 и 13 и одной поглощающей 14 гранями и дополнительных анализирующих элементов двух нейтрально серых клиньев 15 и

16. Поглощающая грань 14 призмы 11 ориентирована по нормали к оптической оси 17 коллиматора 2, а размер этой грани меньше или равен его действующей апертуре. Клинья 15 и 16 установлены на участках 18 и 19 оптической оси, являющихся зеркальным отражением оптической оси 17 колли40

3. Прибор по и. 1, отличаюшийся тем, что в него введены фазоинвертор и сумматор, причем выход одного из фотоприемников связан с сумматором через фаэоинвертор,выход

: в то рого-непосредственно, а выход сумматора подключенк входуосциллографа. матора 2 от плоскостей отражающих граней 12 и 13 призмы 11. Основания клиньев 15 и 16 обращены в сторону коллиматора 2, а фотоприемники 4 и 5 расположены за указанными клиньями.

Посредством коммутирующего переключателя 10 каждый из осциллографов 6 и 7 связан с соответствующим фотоприемником 4 и 5 (см. фиг. 1, положение 1)либо выход фотоприемника 4 связан с сумматором 9 через фазоинвертор 8, выход фотоприемника 5 — непосредственно, а выход сумматора 9 подключен к входу осциллографа 7 (положение П).

Устройство работает следующьщ образом.

При настройке прибора в отсутствие оптической неодйородности 20 линейным перемещением основного анализирующего элемента — призмы 11 перпендикулярно направлению распространения зондирующего пучка света 21 добиваются идентичности отраженных боковыми гранями 12 и 13 призмы пучков света 22.и 23 (см. фиг. 2), сравнивая сигналы на осциллографах

6 и 7 от фотоприемников 4 и 5. При этом дополнительные анализирующие элементы — нейтрально серые клинья

15 и 16, представляющие собой оптические элементы с коэффициентом пропускания, меняющимся по линейному закону вдоль выбранного направления, являющегося в дальнейшем рабочим, устанавливают так, чтобы отраженные световые пучки 22 и 23 проходили через области клиньев с одинаковыми коэффициентами пропускания.

При появлении в просматриваемом пространстве оптической неоднороднос1179 ти 20 расположение световых пучков на элементах анализатора 3 меняется (фиг. 3). Зондирующий пучок 24 отклоняется от своего первоначального направления и смещается относительно 5 поглощающей грани 14. В результате у одного из отраженных гранями 12 и

13 призмы 11 световых пучков 25 увеличиваются геометрические размеры сечения и, соответственно, количест- 10 во света в нем, а у другого 26— уменьшаются. В то же время оба отраженных пучка отклоняются от своего первоначального направления на угол, равный углу отклонения зондирующего пучка 24. Это угловое отклонение подвергают повторному анализу клиньями

15 и 16, которые ориентированы в горизонтальной плоскости таким образом (основаниями к коллиматору), что отклоненный расширенный по отношению к первоначальной настройке пучок 25 попадает на область клина 15 с большим коэффициентом пропускания, т.е. количество света, падающего на фото- 25 приемник 4, увеличивается как за счет действия основного анализирующего элемента 11, так и за счет действия дополнительного анализирующего элемента 15. В то же время в пучке 26 все происходит наоборот.

Поскольку ширину поглощающей грани 14 призмы 11 выбирают меньшей (на

0,2-0,3 мм) или равной размерам сечения зондирующего пучка в плоскости анализа, размеры сечений отраженных гранями призмы пучков оказываются значительно меньшими (более чем в 10 раз) размеров сечения зондирующего пучка, что обеспечивает такие усло- 4О вия работы фотоприемников, когда фо256 4 новые засветки минимальны, а обнаружительная способность приемников максимальна.

Применение двойного анализа углового отклонения зондирующего пучка, прошедшего оптическую неоднородность, приводит к увеличению крутизны зависимости выходного сигнала фотоприемника от этого отклонения, а следовательно, к повышению чувствительности теневого фотоэлектрического прибора.

Так как каждый канал представляет собой самостоятельный прибор с повышенной чувствительностью, а характер регистрируемого сигнала при появлении в просматриваемом пространстве неоднородности в каналах обратен, использование отдельного осциллогра:фа для каждого из приемников обеспе чивает реализацию теневого фотоэлектрического прибора с динамическим .диапазоном измерений, примерно рав, ным двойной ширине сечения зондирующего пучка в плоскости анализа, При этом один канал регистрирует преимущественно градиент показателя преломления одного знака, а второй канал — преимущественно другого. Фазоинвертор, установленный в одном из каналов прибора после фотоприемника, меняет полярность регистрируемого сигнала на обратную. Этот сигнал суммируют с сигналом от приемника другого канала и подают на осциллограф. При этом за счет увеличения отношения сигнал/шум суммарного сигнала по сравнению с сигналом от каждого из каналов дополнительно увеличивается чувствительность теневого фотоэлектрического прибора.

1179256

Заказ 5670/47

Тираж 526 Подписное

ВНИИПИ 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 В. Кравченко

Редактор Л. Веселовская Техред Л.Микеш Корректор Л. Пилипенко