Фотоэлектронное устройство для анализа пористых материалов

 

Изобретение относится к области оптического анализа пористой структуры материалов и может использоваться для неразрушающего контроля и авматизированного исследования пенопластов. Цель иэобрет.ения - повьшение точности анализа структуры. С этой целью в устройство введена оптическая головка, плоскость нижнего торца которой совпадает с плоскостью образца пенопласта и перемещается вдоль нее. В оптической головке смонтированы рабочий и компенсационный фотоприемники , а также осветитель. Особое выполнение нижнего торца оптической головки (конусная выточка для поглощения диффузно рассеянного света), подбор излучения (ближний ИК-диапазон) и материала, из которого изготовлена оптическая головка, позволяют, регист рировать излучение, рассеянное перегородками материала, и не регистрировать сигнал в момент сканирования по--, ры материала. Вычислительное устройство обеспечивает обработку и вывод информации - гистограмм распределения пор по размерам, среднего расстояния между порами, среднеквадратичных отклонений и пр. 2 ил. КЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) 24 (5!)4 G 01 N 21 47

З р„

OIlHCAHHE 3OE)PETEH R .;,„. . /

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ "-- . /

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (54) ФОТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОИСТВО ДПЯ

АНАЛИЗА ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области оптического анализа пористой структуры материалов и может использоваться для неразрушающего контроля и авматизированного исследования пенопластов. Цель изобретения — повышение точности анализа структуры. С этой (21) 4075468/23-25

I(22) 08.05.86 (46) 30.04.88. Бюл. ))- 16 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических смол (72) А.А.Богачев, Г.С.Бондарев и А,П.Баланин (53) 535.361(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 300815, кл. Г 01 N 21/4, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 217009, кл . Г 01 N 15/08, 1968 . целью в устройство введена оптическая головка, плоскость нижнего торца которой совпадает с плоскостью образца пенопласта и перемещается вдоль нее. В оптической головке смонтированы рабочий и компенсационный фотоприемники, а также осветитель. Особое выполнение нижнего торца оптической головки (конусная выточка для поглощения диффузно рассеянного света), подбор излучения (ближний ИК-диапазон) и материала, из которого изготовлена оптическая головка, позволяют. регист рировать излучение, рассеянное перегородками материала, и не регистрировать сигнал в момент сканирования по-. ры материала. Вычислительное устройство обеспечивает обработку и вывод ин-. . формации — гистограмм распределения пор по размерам, среднего расстояния между порами, среднеквадратичных отклонений и пр. 2 ил.

1392467

Изобретение относится к анализу пористой структуры материалов и может быть использовано для оптического неразрушающего контроля и исследования пенопластов.

Целью изобретения является повышение точности анализа структуры полимерных -материалов типа пенопласта °

На фиг, 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства на Аиг. 2 оптическая головка с защитным кожухом.

Фотоэлектронное устройство (Аиг. 1) содержит горизонтальное 1 и вертикальное 2 основания, на которых уста- 15 новлены механизм 3 перемещения с предметным столиком 4, оптическую головку 5 с защитным кожухом, узел б механической установки оптической голон,ки, Апрмирователт. 7 сигналов и вычис- 20 лительное устройство 8. На предметном столике 4 у<:т;т овлен исследуемый образец 9 пенопласта.

Оптическая головка (AIIã. 2) содержит защитный кожух 10, рабочий Аотоприемник 11, компенсационный Аотоприемник 12 и осветитель 13, который помещен в теплоотводящую гильзу 14, имеющую контакт с защитным кожухом

10, KovIIeIICRIIIIOIIHIIII фотоприемник 12 предназначен для компенсации темпового тока рабочего Аотоприемника 11.

Вдоль осей осветителя 13 и рабочего фотоприемника 11 в корпусе оптической головки выполнены световодные ка35 налы 15 и 16, размещенные перед осветителем 13 и рабочим Аотоприемникпм

11, Оптические оси каналов лежат в

Одной Вертикальной плоскости и !терев секаются в плоскости нижнего торца защитного кожуха 10 в точке Е Плос— кость нижнего торца защитного кожуха

10 совпадает с плоскостью среза исследуемого оГ>равна.

Защитный кожух 10 экранирует оптическую головку от внешних излучений и одновременно вьптолняет роль теплоотвода для ИК-осветителя, Защитнтьй кожух 10 выполнен из меди или латуни.

В нижнем торце оптической головки 5 по центру выполнена коническая выточка 17, а от центра к периАерии — клиновая выточка 18. Выточки 17 и 18 предназначены для обеспечения помехо55 защищенности рабочего Аотоприемника от возможного попадания на него переотраженных лучей.

Устройство для анализа пористых материалов типа пенопластов работает следующим образом.

Узкий пучок лучей, сАормированный световодным каналом 15, падает под углом на плоскость среза образца, где оптическая ось канала 15 пересекается с оптической осью световодного канала 16 в точке F. Границы пересечения этих пучков лучей (падающих и отраженных) образуют зону видимости фотоприемника. Размеры зоны видимости фотоприемника (ширина и глубина) определяются размерами пучков лучей, сформированных световодными каналами.

Если в плоскости среза образца находится перегородка, попадающая в зону видимости Аотоприемника, то часть падающих лучей проходит через нее, так как пенопласт полупрозрачен, а часть лучей отражается от ее поверхности и попадает через канал 16 на рабочий Аотоприемник 11, что приводит к изменению Аототока в его цепи, свидетельствующему о наличии перегородки, При попадании поры в зону видимости фотоприемника падающий пучок лучей проходит через пору и попадает на перегородку, лежащую ниже плоскости, ограничивающей глубины эоны видимости Аотоприемника. При этом часть лучей проходит через полупрозрачную перегородку, а часть, отразившись от нее, попадает тта коническую 17 или клиновую 18 выточку в корпусе оптической горловки 5 и поглощается. В канал 16 отраженные от этой перегородки лучи не попадают и, следовательно, Аототок в цепи Аотоприемника не изменяется, что свидетельстнуpT пб отсутствии перегородки на анализируемой плоскости среза образна, т,е. и наличии поры. Таким образом, устройство Аиксирует перегородки и поры, находящиеся в пределах глубины зоны видимости фотоприемника 11.

Просматривая Аотоприемником последовательно всю поверхность среза образца при перемещении последнего с постоянной скоростью под оптической головкой, н цепи фотоприемника соэдаютгя электрические сигналы, длительность которых пропорциональна размерам перегородок, а интервалы между электрическими сигналами пропорциональны расстоянию между перегородками, т,e. размерам пор. Полученная информация в виде последовательности з 13924б электрических сигналов в цепи Аотоприемника поступает через Аормирова— тель на вычислительное устройство 8 (микроЭВМ). Формирователь 7 преобра5 эует электрические сигналы Аотоприемника в последовательность прямоугольных импульсов, .которые обрабатывает и анализирует ЭВМ по соответствующему алгоритму и программе. В ре- 1ð эультате получают характеристики структуры пенопластов, например среднее расстояние между перегородками, среднеквадратичное отклонение расстояний между перегородками, асиммет- 15 рию, эксцесс, а также гистограмму распределения пор по размерам.

Опытный образец предлагаемого устройства реализован на базе микроЭВМ

"Электроника-60", в качестве осветите-2О ля применен светодиод инАракрасного излучения АЛ107А,рабочим и компенсационным Аотоприемниками служат Аотодиоды ФД 27К, Корпус оптической головки, в котором выполнены световоды, 25 изготовлен из графилона, поглощающего инфракрасные лучи, Применение осветителя и Аотоприемника, работающих в ИК-диапазоне, позволяет повысить помехозащищенность 30 устройства от внешних излучений (от искусственного и естественного освещения, а также от источников тепло1вых излучений), Использование Аотовольтаического режима работы Аотоприемника (во внешней цепи отсутст вует источник питания) позволяет увеличить чувствительность устройства, что также способствует повышению точности анализа стРУКтуры пористых 4о материалов.

Формула изобретения

Фотоэлектронное устройство для анализа пористых материалов, содер- 45 жащее предметный столик с меха ни змом перемещения образца, осветитель, установленный под углом к плоскости предметного столика и оптически связанный с рабочим Аотопрнемникоы, установленным перпендикулярно к плоскости предметного столика, а также измерительный блок, соединенный с рабочим Аотоприемником, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности анализа структуры, устройство дополнительно содержит компенсационный Аотоприемник, узел механической установки, оптическую головку в защитном кожухе, теплоотводящую гильзу, механически соединенную с защитным кожухом, теплоотводящая гильза, рабочий и компенсационный фотоприемники размещены в оптической головке, рабочий Аотоприемник и осветитель оптически связаны между собой через световодные каналы, оси которых пересекаются в плоскости нижнего торца защитного кожуха, при этом плоскости нижних торцов защитного кожуха и оптической головки napBJIJIpJIBHbl I,лоскости предметного столика, в центре нижнего торца оптичесг. кой головки выполнена коническая выточка, а компенсационный Аотоприемник находится вне зоны оптической связи с другими элементами устройства, измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных Аормирователя и вычислительного устройства, вход Аормирователя соединен с выходом рабочего и компенсационного

Аотоприемников, причем спектр излучения осветителя и спектральная чувствительность Аотоприемников находятся в области ИК-диапазона, а оптическая головка выполнена из материала, поглощающего ИК-излучение, и связана с узлом механической установки.

1392467

Составитель В. Калечиц

Редактор А,Лежнина Техред M.Äèäûê Корректор М.Ложо

Заказ 1886/48 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьютий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4