Лазерный способ оптической градуировки развертки скоростного фоторегистратора

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при исследовании быстропротекающих процессов (быстрое горение, взрыв, распространение ударных волн). Способ заключается в следующем: формируют входным объективом изображение исследуемого процесса в плоскости щели, которая вырезает полезную часть исследуемого изображения, одновременно модулированный свет линзой проектируют на поворотное зеркало и оба световых потока передают через внутренний объектив и развертывающее зеркало на неподвижную фотопленку, модулированный свет создают импульсным лазерным генератором с оптическим светопроводом, с торца которого свет фокусируют линзой и направляют на поворотное зеркало, расположенное вблизи плоскости щели, при этом частота лазерного импульсного генератора стабилизирована кварцевым резонатором, а длительность градуировки пропорциональна длительности развертки фоторегистратора. Технический результат - упрощение технической реализации получения модулированного излучения, уменьшение потребляемой мощности, сокращение габаритов устройства, повышение ресурса и надежности, расширение диапазона градуировки. 1 ил.

Изобретение относится к технике оптической градуировки развертки скоростного фоторегистратора, которая осуществляется одновременно с фоторегистрацией исследуемого быстропротекающего процесса (быстрое горение, взрыв, распространение ударных волн) и измерения временных интервалов на изображении, зарегистрированном на светочувствительном носителе (фотопленке).

Известен способ оптической градуировки, реализованный в устройстве (см. статью А. А. Болотов, Б.М.Ловягин, Н.В.Ильин "Датчик времени ДВ-2 к фоторегистратору типа СФР", опубликованный в ЖНиПФиК 6, 1977г, стр. 415-419) в котором в качестве модулятора света, с целью нанесения меток времени на фотопленку, используется ячейка Керра совместно с импульсным источником света. Модулированный ячейкой Керра световой поток передается через собирающую линзу на поворотное зеркало, установленное в плоскости узла щели фоторегистратора и затем вместе с основным излучением от входного объектива фоторегистратора, поступает через внутренний объектив и развертывающее зеркало одновременно на неподвижную фотопленку.

Данное решение является наиболее близким по технической сущности к заявленному способу и взято в качестве прототипа.

Недостатком известного способа является сложность в управлении модулятором Керра, требующего большого напряжения и значительной мощности управляющего сигнала, а также ограниченный ресурс работы нитробензола в конденсаторе Керра, который к тому же требует тщательной герметизации, поскольку нитробензол является ядовитой жидкостью.

Решаемой технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение оптической градуировки скоростного фоторегистратора с повышенной надежностью при значительно меньших потребляемой мощности и габаритах, за счет применения импульсного лазерного генератора с оптическим светопроводом, частота модуляции которого стабилизирована кварцевым резонатором.

Технический результат достигается тем, что в лазерном способе оптической градуировки развертки скоростного фоторегистратора формируют входным объективом изображение исследуемого процесса в плоскости щели, которая вырезает полезную часть исследуемого изображения, одновременно модулированный свет линзой проектируют на поворотное зеркало и оба световых потока передают через внутренний объектив и развертывающее зеркало на неподвижную фотопленку.

Новым является то, что модулированный свет создают импульсным лазерным генератором с оптическим светопроводом, с торца которого свет фокусируют линзой и направляют его на поворотное зеркало, расположенное вблизи плоскости щели, при этом частота импульсного лазерного генератора стабилизирована кварцевым резонатором, а длительность градуировки пропорциональна длительности развертки фоторегистратора.

Устройство, реализующее способ, представлено на Фиг.и содержит импульсный лазерный генератор 1, создающий модулированное, монохроматическое излучение из торца оптического светопровода 2, собирающую линзу 3, поворотное зеркало 4 и скоростной фоторегистратор, состоящий из входного объектива 5, узла щели б, в котором содержится оптический затвор, внутреннего объектива 7, развертывающего зеркала 8 и неподвижной фотопленки 9.

Используемый импульсный лазерный генератор синхронизован со скоростным фоторегистратором и обеспечивает нормальное экспонирование цветных и сенсибилизированных черно-белых фотопленок с чувствительностью порядка 400 ед. ГОСТ-085, модулированным излучением, создавая оптическую градуировку при высоких (до 3,7 км/с) скоростях развертки.

Способ реализуется следующим образом.

В момент достижения требуемой скорости развертывающего зеркала 8, пульт управления фоторегистратора вырабатывает синхроимпульс от которого запускается импульсный лазерный генератор 1, при этом частота лазерного генератора стабилизирована кварцем, а длительность излучения пропорциональна длительности развертки фоторегистратора. Модулированное излучение передается через оптический светопровод 2 и с его торца оно фокусируется собирающей линзой 3 на поворотном зеркале 4, которое расположено в непосредственной близости от узла щели 6. Входной объектив 5 формирует изображение исследуемого процесса в плоскости щели 6, которая вырезает полезную часть исследуемого изображения. Оба световых потока передаются через внутренний объектив 7 и развертывающее зеркало 8 на неподвижную фотопленку 9. Экспонирование фотопленки 9 производится одним оборотом зеркала 8, после чего излучение импульсного лазерного генератора 1 прекращается, а электропривод развертывающего зеркала отключается (на Фиг. не показан). На проявленной фотопленке 9 регистрируется исследуемый процесс 10 одновременно с метками времени 11, частота которых пропорциональна модулированному излучению лазерного генератора 1. В этом случае, по фотопленке или ее фотоотпечатку можно с большой точностью измерять временные интервалы между определенными фазами исследуемого процесса, пользуясь метками времени, как делениями масштабной линейки.

Преимущества применения данного способа это: - значительно упрощена техническая реализация получения модулированного излучения; - уменьшена в 5 раз потребляемая мощность, по сравнению с прототипом; - сокращены габариты устройства градуировки; - расширен диапазон градуировки от 0,25 до 20 МГц.

При создании устройства, реализующее заявляемый способ были применены: - лазерный модуль типа IDL-670 с длиной волны 670 нм и мощностью излучения 0,03 ВА, с оптическим светопроводом для вывода монохроматического излучения; - кварцевый генератор с частотой 20 МГц и делителями частоты с коэффициентом деления от 2 до 80; - усилитель мощности для управления лазерным модулем; - одновибратор, формирующий длительность излучения лазерного модуля в пределах от 0,2 до 8 мс; - в качестве скоростного фоторегистратора - скоростная фотокамера типа СФР или ВФУ.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что заявленный способ обеспечивает оптическую градуировку скоростных фоторегистраторов в диапазоне длительностей развертки от 8000 до 100 мкс при соответствующих скоростях развертки от 0,075 до 3,7 км/с и частоте следования меток от 0,25 до 20 МГц.

Оптическая градуировка снижает погрешность измерений временных интервалов до 0,1% при доверительной вероятности 0,95.

Формула изобретения

Лазерный способ оптической градуировки развертки скоростного фоторегистратора, заключающийся в том, что формируют входным объективом изображение исследуемого процесса в плоскости щели, которая вырезает полезную часть исследуемого изображения, одновременно модулированный свет линзой проектируют на поворотное зеркало и оба световых потока передают через внутренний объектив и развертывающее зеркало на неподвижную фотопленку, отличающийся тем, что модулированный свет создают импульсным лазерным генератором с оптическим светопроводом, с торца которого свет фокусируют линзой и направляют на поворотное зеркало, расположенное вблизи плоскости щели, при этом частота лазерного импульсного генератора стабилизирована кварцевым резонатором, а длительность градуировки пропорциональна длительности развертки фоторегистратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1