Фотоэлектрическое измерительное устройство типа рефрактомер

 

ЗО

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистичвских

Республик оюз .ая э?;,, ;; чс «gag

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 32h, 36

Заявлено 26,1Х.1964 (№ 922999/26-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опуоликовано 19.11.1968. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 19.IV.19á8

Комитет по делам изобретениЯ и открытий ори Совете Министров

СССР

МПК 6 023

УД К 535.322.4.082.52 (088.8) Авторы изобретения

Иностранцы

Вольфганг Небе и Хайнц Риглер (Германская Демократическая Республика) Заявитель

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ИЗМЕРИТЕЛhHOE УСТРОЙCTBO

ТИПА РЕФРАКТОМЕР

Известные фотоэлектрические рефрактомеры не обеспечивают высокой точности измерения отклонений светового пучка, вызываемых измеряемым объектом из-за изменений интенсивности светового потока в процессе измерений, малого поля зрения и довольно сложных конструкций отдельных узлов устройства.

В предложенном устройстве указанные недостатки устраняются путем подбора определенного соотношения между размерами изображения входной диафрагмы, действующей части выходной диафрагмы, толщиной в рабочем сечении клиновидной пластины, а также расширением поля действующей части выходной диафрагмы.

На фиг. 1 дана принципиальная схема описываемого устройства.

Устройство имеет источник 1 света, конденсор 2, входную щелевую диафрагму 8, расположенную в передней фокальной плоскости объектива 4, объективную диафрагму 5, расположенную в сопряженной плоскости с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси, плоское зеркало б, развертывающий элемент 7 в виде клиновидной пластины, линзу 8, выходную диафрагму

9, фокусирующую линзу 10 и фотоприемник 11 с усилителем 12.

Питание развертывающего элемента 7 и изменение угла наклона плоского зеркала б обеспечивается источником 18 энергии через мотор 14 с блокировкой фазы, вал 15 и серво5 мотор 1б с механизмами 17, 18, соответственно. Регистрация положения плоского зеркала б осуществляется стрелочным указателем 19, кинс Inòè÷ññêè связанным с механизмами 17, 18 и шкалой 20.

10 Световой пучок от источника 1 света проходит конденсор 2, щелевую диафрагму 8, объектив 4 и объективную диафрагму 5, п затем кювету 21 с измеряемым объектом. Световой пучок зеркалом б отражается приблизи15 тельно под прямым углом к своему первона IBëüíoìó направлению, проходит клиновидную пластину 7 и линзу 8 и создает па диафрагме 9 изображение щелсвой диафрагмы 8

Вследствие непрерывного вращсния кли:|QBH1

20 ной пластины 7 вокруг оптической оси Х вЂ” Х в нулевом положении изображение щели осциллпрует в отверстии диафрагмы 9.

В связи с тем, что при помощи линзы 10 создается изображение находящегося в сос25 тоянии покоя сечения светового пучка, то с постоянной интенсивностью освещается всегда одна и та ?KL часть поверхности фотоприемника 11, причем эта интенсивность освещения изменяется лишь тогда, когда измеряемый

30 объект отклоняет световой пучок и изображе.

211S30

65 ние щели уже больше не осциллирует только в отверстии диафрагмы 9. При изменении интенсивности возникающего на фотоприемнике светового пятна фотоэлемент дает сигнал переменного тока, который после усиления усилителем 12 управляет сервомотором 1б, а тем самым, и движением зеркала б и стрелки прибора 19 по величине и направлению таким образом, чтобы получалось уравновешивание.

Служащая в качестве входного отверстия щелевая диафрагма 8 обычно будет иметь прямоугольную форму, но возможны и другие формы. Входное отверстие может, например, быть выполнено в виде решетки. Форма диафрагмы 9 зависит от формы входного отверстия, но она не обязательно должна совпадать с ней. Диафрагма может иметь такую конфигурацию, что в нулевом положении пропускает или весь свет, или часть света, или не пропускает никакого света от изображения щели. Перемещение для выравнивания нуля можно вместо вращения зеркала б осуществлять и другим образом, например перемещением диафрагмы или тем, что все последовательно расположенные в ходе лучей элементы от клиновидной пластины 7 до фотоэлемента жестко прикреплены к кронштейну и вместе вращаются. Вместо отсчета по шкале 20 возможны и регистрация, регулировка или срабатывание сигнального устройства.

На фиг. 2 дан пример для относительной величины ширины $ изображения щели, ширины tвыходной диафраг,мы и амплитуды колебаний U. Во избежание мертвой зоны требуется, чтобы для S

Так как периодическое относительное движение изображения диафрагм 8 и 9 может быть и циркулярным, например, при применении простой клиновидной пластины 7, длины изображения этих диафрагм должны быть согласованы таким образом, чтобы при периодическом относительном движении узкие стороны не пересекались. На фиг. 2 показаны три положения для изображения щели во время одного периода колебаний.

На фиг. 3 показаны некоторые сигналы от приемника при различных нулевых положениях: причем на фиг. З,а — З,с выполняется условие S+2U=t. На фиг. 3, а показан чистый сигнал постоянного тока, в то время как на фиг. З,b после перемещения направо, а на фиг. З,с — после перемещения налево появляются сигналы переменного тока со смещенными на л положением по фазе; для S+2U) t изображение щели при нулевом положении пересекает при относительном осциллирующем движении оба края диафрагмы. Получается сравнительно небольшой сигнал переменного тока двойной частоты, Этот сигнал можно использовать для проверки готовности

45 аппаратуры и эксплуатации, так как в случае отказа источника света, сильного поглощения измеряемого об.ьекта, слишком большого отклонения светового пучка, отказа усилителя или мотора этот сигнал исчезает. Г1ри этом выбирается такая величина сигнала двойной частоты, при которой усилитель не перегружается, усиление в регулировочной цепи не снижается и фильтрование не нужно. Отклонения изображения щели в одну или другую сторону не должны превышать ширины диафрагмы (в случае S

На фиг. 4 показаны три возможных варианта выполнения диафрагмы 9, расширяющие рабочий диапазон диафрагмы в несколько раз. Если в щелеобразной диафрагме сделать прорезь, так что диафрагма получает форму Т или креста, перемещение будет даже в случае внезапного отклонения,на значение, большее ширины диафрагмы. Длина прорезной части должна быть меньше ширины диафрагмы в целях обеспечения возвращения в нулевое положение. Диапазон еще увеличивается, если поперечный прорез .имеет ступенчатое выполнение (в варианте а показаны две ступени, ширина каждой из которых меньше ширины изображения щелевой диафрагмы 8). Вместо ступенчатого прореза можно применять клиновидный прорез (вариант в) . Другая возможная форма диафрагмы изображена на фиг. 4, с. Она выполнена таким ооразом, чтобы экранировала световые пучки вблизи оптической оси и пропускала лишь более отдаленные пучки. Кроме того, входное отверстие может иметь одну из показанных форм, а диафрагма соответствующую более простую геометрическую форму. Независимо от специальной формы входного отверстия и диафрагмы требуется, чтобы при отклонении всегда имелся сигнал переменного тока с соответствующим положением по фазе, обусловленным перемещением.

Предмет изобретения

1. Фотоэлектрическое измерительное устройство типа рефрактомера, содержащее колли мир ованный источник света, оптическую систему для формирования изображения входной диафрагмы и проицирования ее параллельным пучком на действующую часть выходной диафрагмы, установленную перед фотоприемником, развертывающий элемент в виде клиновидной пластины и плоское зеркало, установленное с возможностью изменения угла наклона к оптической оси и снабженное регистратором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения отклонений светового пучка, в нем размеры изображения входной диафрагмы и действующей ча2118оО

2х Зя.

17 сти выходной диафрагмы связаны наперед заданным соотношением с толщиной в рабочем сечении клиновидной пластины, обеспечивающей развертку изображения входной диафрагмы внутри контура выходной диафрагмы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения поля действующей части выходной диафрагмы, она выполнена в виде прямоугольника с поперечными проре5 зями.

4, b

211830

Составитель М. И. Илленко

Техред Л. К. Малова Корректоры: 3. И. Тарасова и С. А. Башлыкова

Редактор Е. И. Кривенко

Типография чр. Сапунова, 2

Заказ 894)12 Тираж 530 Подписное

Ц1-гР1ИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4