Способ определения параметров шероховатости слабошероховатой поверхности и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной тех1шке и может быть использовано для диагностики слабошероховатой поверхности. Целью изобретения является повьшение точности и увеличение чувствительности за счет проведения измерений по градиенту интенсивности излучения. В способе и устройстве, реализующем данный способ, для облучения объекта 7 по нормали используется источник 1 высококогерентного излучения. В интерферометре Майкельсона объектная и опорная волны строго соосно смешиваются на выходе интерферометра. В дальнейшем изменяют разность хода опорной и объектной волн, добиваясь кх противофазности, о чем судят по минимуму интенсивности результирующего поля. Измеряют одиокоординатное распределение интенсивности в плоскости изображения объекта, интенсивность результирующего поля и опорного пучка, по которым судят о функции распределения по высотам М1кронеровностей, а также о параметрах шероховатости слабошероховатой поверхности . 2 с.п. ф-лы, 1 ил. (С СЛ М /5 7 J6

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 4 6779 а 0»)/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4265735/24-28 (22) 22.06.87 (46) 07.02.89. Бюл. Р 5 (7!) Черновицкий государственный университет (72) G.Â.Àíãåëüñêèé, П.П,Максимяк и И.И.Магун (53) 531.717.8 (088.8) (56) Дунин-Барковский И,В. и др, Измерения и анализ шерсховатости волнистости и некруглости поверхности. — И,: Машиностроение, 1978, с, 230. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ШЕРОХОВАТОСТИ СЛАБОШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики слабошероховатой поверхности. Целью изобретения является повышение точности и увеличение чувствительности за счет проведения измерений по градиенту инт енсивности излучения. В способе и устройстве, реализующем данный способ, для облучения объекта 7 по нормали используется источник 1 высококогерентного излучения. В интерферометре Иайкельсона объектная и опорная волны строго соосно смешиваются на выходе интерферометра. В дальнейшем изменяют разность хода опорной и объектной волн, добиваясь нх противофазности, о чем судят по минимуму интенсивности результирующего поля. Измеряют однокоординатное распределение интенсивности в плоскости изображения объекта, интенсивность результирующего поля и опор" ного пучка, по которым судят о функЪ ции распределения по высотам микронеровностей, а также о параметрах шероховатости слабошероховатой поверхности. 2 с,п. ф-лы, I ил, 1456779

40

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики слабошероховатой поверхности.

Целью изобретения является повы. шение точности и увеличение чувствительности за счет проведения измерений по градиенту интенсивности паля излучения.

На чертеже приведена схема устройства, реализующая способ.

Устройство содержит. источник 1 когерентного излучения, расположенные по ходу излучения коллиматор

2 и светоделитель 3, делящий излучение на два пучка, по ходу одного из которых исследовательно расположены четвертьволновая пластина 4, ориентированная тем, что ее ось образует о угол 45 с плоскостью поляризации излучения, и зеркало 5, в контакте с которым со стороны, противоположной падению на него пучка установлена пьезокерамическая подвижка 6, а по ходу другого пучка расположен держатель объекта 7, последовательно установленные по ходу выходящего пучка поляризатор 8, апертурную диафрагму

9, объектив 10, расположенный так, чта плоскость держателя объекта 7 оптически совмещена с плоскостью диафрагмы 11 фотоприемника 12, и дополнительный светоделитель 13, установленный по ходу разделенного светоделителем 13 пучка фотоприемник

14 с диафрагмой 15, расположенный в плоскости„ оптически сопряженной с плоскостью держателя объекта 7, и выполненный с возможностью перемещения в этой плоскости посредством механизма 16 поперечного сканирования.

Способ реализуется и устройство работает следующим образом.

Облучают по нормали исследуемый объект 7 в держателе. Строго соосно смешивают пучок на выходе интерферометре путем падъюстировок зеркала 5

H светоделителя-смесителя 3. BbIpBB вают интенсивности объектного и опорного пучков, изменяя взаимную ориентацию (угол между осями) поляризатора 8 и четвертьволновой пластинки

4 — ° C помощью пьеэокерамическай

3 подвижки 6 изменяют разность хода между опорным и объектным пучками, добиваясь их противофазности. Противофазность опорного и объектного пучков контролируют по минимуму интенсивности результирующего пучка Х „„„

5 с помощью ф оэлектранного приемного устройства 16, Выбирают размер апертурной диафрагмы 9 таким образом, чтобы в формировании изображения поверхности объекта принимали

10 участие все пространственно-частотные компоненты поля, соответствующиее пав ер хна стной структур е объ ект а, согласно соотношения

А

d>a+b

15 1-4 где d — размер апертурной диафрагмы; а — диаметр облучающега пучка, Ь вЂ” расстояние от измеряемой пав ер хна сти д а апер ту р ной ди афр агмы;

". — длина волны испальэуемога источника;

Х вЂ” радиус корреляции неравнас25 тей исследуемой поверхности.

Измеряют интенсивность (Хрмяц результирующего пучка с помощью фотоэлектронного приемного устройства

12, затем перекрывают объектный пучок и измеряют интенсивность опорнога пучка Х . В дальнейшем по формуле (1) расчитывают дисперсию фазы паля (1)

a, )

35 где (Хриин> — интенсивность результирующего поля минимальная — дисперсия фазы поля;

Х вЂ” интенсивность опорного пучка.

Измеряют однокоординатное распределение интенсивности в поперечном сечении пучка путем сканирования

45 поля системой, состоящей из микронной диафрагмы 15, фотоэлектронного приемного устройства 14 в механизме

16 поперечного микропамещения.

Размер микронной диафрагмы выбирают значительно меньших размеров структурных элементов результирукщего поля. По полученной зависимости с помощью формул

55 < Ха 3 = <((ху)- У) )(2) (х: ) г а (- 1-" ) = (1 у (х W) Т)) (3) 3 145 рассчитывают корреляционные моменты фазы объектного поля третьего и четвертого порядков. В соотношениях (2) и (3) обозначение (...) означает усреднение, V (х,у) — локальное значение фазы объектного поля 9 т средняя фаза.

По полученным значениям структурнь|х параметров поверхности объекта можно судить о функции распределения по высотам неровностей спабошероховатой поверхности и определить параметры шероховатости поверхности (дисперсию, высоты, среднюю высоту неровностей и т,д,).

Формула из обрет ения

Составитель В.Бахтин

Техред М. Ходанич

Редактор Г.Волкога

Корректор Г.Решеткик

Заказ 7494/38 Тираж 683 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

l . Способ определения параметров шероховатости слабошероховатой поверхности, з аключающийся в том, что коллимированный пучок когерентного излучения разделяют на два пучка равной интенсивности, опорный и измерительный, освещают измерительным пучком исследуемую поверхность, совмещают отраженный от поверхности пучок с опорным, наблюдают интепференционные полосы и определяют параметры шероховатости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения чувствительности, используют пучок линейно поляризованного KQFерентного излучения, пучки совмещают до исчезновения интерференционных полос, изменяют разность хода до получения минимальной интенсивности светового излучения по всей плоскости наблюдения, регистрируют суммарную интенсивность излучения .во всей плоское-. ти и однокоординатное распределение интенсивности, перекрывают измери6779 тельный пучок, регистрируют интенсивность опорного пучка и по подученным данным рассчитывают параметры шероховатости.

2. Устройство .для определения параметров шероховатости слабошероховатой поверхности, содержащее источник

10 когерентного излучения, расположенные последовательно по ходу излучения коллиматор и светоделитель, делящий излучение на два пучка, опорный

H измерительный, отражатель, располо15 женный в опорном пучке, держатель исследуемого объекта, расположенный в измерительном пучке, и фотоприемник с диафрагмой, расположенной в области формирования интерференцион20 ной картины, о т, л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и увеличения чувствительности, оно снабжено четвертьволновой пластинкой, расположенной между светоделите25 лем и отражателем и ориентированной так, что ее оптическая ось образует угол 45 с плоскостью поляризации излучения, пьез окерамической подвижной, расположенной в, опорном пучке

30 и скрепленной с отражателем, последовательно расположенными между светоделителем и фотоприемником поляризатор ом, апертур ной ди афр агмой, объ ектив о м, установленным таким образом,что плос35 кость держателя объекта и плоскость фотоприемника оптически совмещены, и дополнительным светоделителем, дополнительным фотоприемником с диафрагмой, расположенным по ходу отражен40 ного от светоделителя излучения, установленным в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью держателя образца, и выполненным с возможностью перемещения в зтой ппоскости.