Устройство для измерения коэффициента отражения

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения коэффициента отражения. Излучение от источника 1 проходит призму 6, испытавая полное отражение, многократно отражается от исследуемого образца 5 и граней 17 и 19 и попадает на приемник 2 излучения. Полученный сигнал 1у сравнивается с сигналом 1 на приемнике 2, когда в поток введены призмы сравнения. Коэффициент отражения определяется по формуле Е,(1-К)+ ()-- - 1„(1 - R)/(2I,,R), где R - коэффициент отражения выходных граней первых от источника излучения призм и входных граней вторых призм в системе сравнения и в измерительной системе , превышающей отражательную способность материала, из которого изготовлены призмы. 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

250 A2

09) (111 (511 4 G 01 N 21/55

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯЫ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повышение точности измерения коэффициента отражения. Излучение от ис(61) 1191786 (21) 4222919/31-25 (22) 23.02.87 (46) 30.12.88. Бюл. К 48 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) П.И,Марков, О.М.Воробьев, А.И Кац и В.Н.Усик (53) 535.24(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1191786, кл. G 01 Я 21/55, 1984. точника 1 проходит призму 6, испытавая полное отражение, многократно отражается от исследуемого образца

5 и граней 17 и 19 и попадает на приемник 2 излучения. Полученный сигнал I< сравнивается с сигналом I на приемнике 2, когда в поток введены призмы сравнения Коэффициент отражения one еляется по дю м ле (Т (1-R > + 4I R /(4В, I )

I (1 — R )/(2I„R ), где R — коэффициент отражения выходных граней первых от источника излучения призм и входных граней вторых призм в системе сравнения и в измерительной системе, превышаюшей отражательную спо- а собность материала, из которого изготовлены призмы. 3 ил.

1448250

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться

B исследованиях и точках измерения коэффициента отражения поверхностей.

Цель изобретения — повышение точности измерения коэффициента отражения °

На фиг. 1 представлена схема устройства при работе с введенной в пу- 10 чок излучения приэменной системой сравнения; на фиг. 2 — схема устройства при работе с введенной в пучок излучения измерительной призменной системой;.на фиг. 3 - зависимость !5 относительной погрешности измерения коэффициента отражения исследуемой поверхности от коэффициента отражения выходных граней первых от источника излучения призм и входных гра- 20 ней вторых призм.

Устройство содержит источник 1 излучения, приемник 2 излучения, призмы 3 и 4, составляющие призмен" ную систему трехкратного полного 25 внутреннего отражения с воздушным промежутком, исследуемый образец 5 и призмы 6 и 7, исмметрично расположенные в пучке излучения относительно исследуемого образца, образую-3р щие измерительную призменную систему.

Система сравнения выполнена s виде оптической системы, состоящей иэ четырехгранной призмы 3 с двумя гранями 8 и 9 полного внутреннего отражения и двумя другими гранями, входной 10 и выходной 11, перпендикулярными к оптической оси пучка, и четырехгранной призмы 4 с одной гранью 12 полного внутреннего отражения 40 и двумя гранями, входной 13 и выходной 14, также перпендикулярными к оптической оси пучка. Выходная грань

11 призмы 3 и входная грань 13 призмы 4 выполнены с коэффициентом от- 45 ражения, превышающим отражательную способность материала, из которого изготовлены призмы 3 и 4.

В измерительной призменной системе симметрично расположены в пучке излучения относительно образца 5 одинаковые призмы 6 и 7. Призма 6 выполнена в виде четырехгранной призмы с тремя рабочими гранями.

Грань 15 полного внутреннего отражения, входная 16 и выходная 17 грани

55 перпендикулярны к оптической оси пучка, В призме 7 грань 18 полного внутреннего отражения, входная 19 и вы— интенсивность источника 1 излучения; где Е т,, т т„т — коэффициенты пропускания граней 10,1! 13 и 14 соответственно; — коэффициент отражения граней ll и 13.

Затем призмы 3 и 4 выводятся из пучка, а на их место устанавливается измерительная призменная система с исследуемым образцом 5 между призмами 6 и 7. Излучение от источника 1 проходит через призму 6, испытывая одно полное отражение, многократно отражается от исследуемого образца

5 и граней 17 и 19 и проходит на при-, емник 2 излучения через призму 7; претерпевая полное отражение. Сигнал, снятый с.приемника 2, можно представить в виде бесконечной геометрической прогрессии, сумма которой

Е I - - -ф-ф —" х ходная 20 грани перпендикулярны к оптической оси учка. Выходная грань

17 призмы 6 и входная грань 19 призмы 7 выполнены с коэцфициентом отражения, превышающим отражательную способность материала, из которого изготовлены призмы.

Измеряемая плоскость исследуемого образца параллельна грани 9 полного внутреннего отражения призмы 3 в системе сравнения, Призмы 3,4,6,7 выполнены из одного и того же материала, в оптические длины пути в воздушных промежутках равны между собой.

Устройство работает следующим образом.

В рабочий пучок вводится.призменная система 3 и 4 сравнения, Излучение от источника 1 проходит призмы

3 и 4, претерпевая три раза полное внутреннее отражение внутри призмы и многократное отражение между гранями 11 и 13, после чего попадает на приемник 2 излучения. Сигнал 1,, снятый с приемника 2 можно представить в виде бесконечной геометрической прогрессии, сумма которой

1448250 где Т, Тб, Т7< (2) дКк 1

Rx Rx

Жх где """, 5 d7

R<

Для (1

<)К» ) Ео

T< T ;

R R<.

I< Rx1 К)

1

Ео

Тогда т

dRx AIo К к() . RxR ) о, (25 ЙЕо Io I +КК т

30 йКх Ь„) — Rx 2RRx.

dR ЬК 1 R 1 + КУК7 ЬКЭ

ДКх 1

+ RxR (3) dI

Величина — будет определяться в

I 40 основном пульсациями мощности источника ). При использовании, например, в качестве источника 1 излучения лазера ЛГ-52-1, для которого величина пульсаций мощности не превышает 5Х и мощность излучения не менее 8 мБт по- 45 лучают

ДЕ -L — 5 ° 10

При нормальном падении излучения g0 на отражающую поверхность коэффициент отражения R в соответствии с формулой

Френеля определяется по формуле и-1

R= (- — — ) и+1 и-1

hR 4 — — — -у Дп (и + 1) коэффициенты пропускания граней 16,17 19, 20 соответственно; коэффициент отражения исследуемого образца; коэффициент отражения граней 17 и 19.

Ввиду того, что грани параллельны между собой и призмы выполнены из одного и того же материала, справедливы следующие равенства

Тогда, определяя отношение сигналов I> к Iz, получают:

Решая полученное квадратное уравнение относительно К „ получают формулу для определения коэффициента отражения исследуемого образца 5 () R ) + 4

4Е К 2Е,R (1)

Относительная погрешность полученного результата (1) определяется по формуле где n — показатель преломления материала, из которого изготовлена отражающая поверхность — частная производная выражения (1) по Igy I R при изменении i от ) до 3 соответственно. — максимальная ошибка измерения I» I, R соответственно.

) получают, что

Rx(l + RgR ) ф

+ RaRх °

dRr 1, Rx(I R«R $

dI, Е, ) +R„R х

<)Кк ) — R) 2R Кк

+ К К

ЬЕ ь1: х

dI, I 1 + R К а общая погрешность измерения в соответствии с (2) (в данном случае грань призмы).

Например, если призмы 3 — 7 изготовлены из стекла с показателем преломления n = 1,5, то (15-1 а

R = — ++-— --— --- = О 04. (1,5 + 1) Погрешность определения R в этом случае ранна где dn — погрешность определения показателя преломления:

При и = 1,5 ДК = 0,15 ° dп.

Тогда, зная 4 и с точностью до третьего знака, получают, что d R можно определить с точностью до четвертого знака, т.е. ДК 10

Составитель Ю. Гринева

Техред Л.Олийнык Корректор В. Бутяга

Редактор И. Касарда

Заказ 6840/48 Тираж 847 Подписное

ВНИИПЦ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 14487.50 6

Точность определения 4К при изме- собность материала, из которого изрении коэффициента отражения К гра- готовлены призмы, можно произвести ней 11,13,17,19 после их выполнения известными методами, например, путем с коэффициентом отражения превыша5 многослойного покрытия этих граней ющим отражательную способность мате- диэлектрическими слоями с различными риала, из которого изготовлены прнз- показателями преломления. Этот метод. мы, имеет такой же порядок. позволяет достигнуть коэффициента

В указанных условиях относитель- отражения 0,98-0,99.

ERE 10 ная погрешность — — измерения коэффиФ о р м у л а и з о б р е т е н и я циента отражения исследуемого образца 5 (фиг.,3) уменьшается с увеличе- Устройство для измерения коэффинием R и при К = 0,9 составляет циента отражения по авт. св.. -1191786, 0,75%; при R = 0,99 составляет 0,07%, r о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, I тогда как для известного устройства с целью повышения точности измерения, при R 0,04 она составляет 7„04%. выходные грани первых от источника

Выполнение выходных граней пер- излучения призм и входные грани втовых от источника излучения призм и рых призм в системе сравнения и в

t входных граней вторых от источника с Zo измерительной системе выполнены с призм в системе сравнения и в измери- коэффициентом отражения, превышающим тельной системе с коэффициентом отра- отражательную способность материала, жения, превышающим отражательную спо- иэ которого изготовлены призмы,