Оптический коррелометр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е 696457

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

С . ° (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 04. 10.77(21) 2533675/18 24 (51)Щ К.л

GO6 б 9/00 с присоединением заявки РЙ

ЬеударстеенныИ кемнтет

СССР аа делам нзееретеннй и Ртхрмтнл (23) Приоритет—

Опубликовано05. 11.79. Бюллетень М 41

Дата опубликования описания 0 8 1 1. 79 (53) УДК 6 81.333 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. В. Дудукаленю, И. Л. Клюкач, Н. Н. Лысач, А. Л. Лукс и С. И. Мешков

Куйбышевский государственный университет (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКИЙ KOPPElIONETP

Изобретение относится к оптическим приборам, служащим для статистическо-. го анализа исследуемых материалов по фотографическим изображениям их структур.

Известны оптические анализаторы с различными видами ввода исследуемой функции. Указанные анализаторы используются для выполнения спектрального и корреляционного анализа, что обусловлено тем, что ряд математических операций над входными величинами может быть выполнен с помощью простейших оптических схем и механических устройств. В частности, известен корреляционный анализатор с фотооптическим вводом информации, т.е. использующий фотозапись сигналов — двумерный коррелометр. Этот анализатор содержит источник света, коллиматор, два транспаранта, интегрирукхпую собирающую линзу и фотоприемник (11.

Однако в этом анализаторе функционально невозможно решить поставленную задачу без существенного усложнения при доработке.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является двумерный коррелометр, содержащий точечный источник света и расположенные на одной оптической оси коллиматор, первый и второй транспаранты, собирающую линзу, фотоприемник, выход которого соединен с блоком регистрации. Измерение функции корреляции двух записанных сигналов заключается в измерении тока фотоумножителя при относительных задержках сигналов. Задержка одного сигнала по отношению к другому осуществляется с помощью механического смещения записей. Для поиска коррелируемых участков записи используется независимое смешение обоих записей в неограниченных пределах с возможностью одновременногонаблюдения ирегистрации корреляционной функции в процессе поиска.

Кинематическая схема коррелометра осуществляет равномерное возвратно

6 96 45 7

3 поступательное (колебательное) движе ние двух кареток с анализируемыми пленками навстречу друг другу, Измене. ние длины хода позволяет менять масш- таб корреляционной кривой на оси эаt держек, также осуществляется перемещение пленок относительно кареток прн колебательном движении последних для ,"поиска коррелируемых участков записи.

Прн этом обеспечивается подача напряжения на развертку электронного осциллографа для синхронизации движения луча на его экране с движеннем кареток(2), Однако этот жоррелометр имеет сложaylo и нетехяологнчную механнческую

I часть стйновки, состоящую иэ большого количества узлов, диапазон исследованнй более общих структур объектов ограничен.

Решения некоторых задач теплопро. водности, упругости, вязкостн многофаз« ных твердых матерналов могут быть представлены в виде разложений по многоточечных моментам, но-требуют их экспериментального определения, что можно осуществить, например, с помощью оптико-структурного анализа. Задание многоточечных моментов можно понять как обс зримое представление многообраэня случайных структур, при этом значения многоточечных моментов является наиболее полным н объективным критерием распознавания структуры материалов. Параллельный луч - света про-, ходит через трн фотопластины, которые имеют идентичные йзображення структу- ры матерналов. Световой поток, регистрируемый фотометром, процорционален пло-. щадн прозрачной области на пластннах.

При полном совмещении иэображений структуры на всех пластинах неоднородное по плошади поглощение происходит только на первой пластине. В этом слу чае площадь прозрачной области, отнесенная к плошади сечення луча света совпадает с отношением световых пото:ков для чернопрозрачных -йластин н прэзрачных, причем отношение равно концентрации прозрачных областей. Если первая пластина закреплена, а вторая н третья

: пластниы смещаются в .ортогональных направлениях, то предполагая эргоднчность структуры, математическое ожнданне можно вычислить осредненнем по плоша.ди сечения луча света. Отношение свето вых потоков,регистрируемое фотометром при различных комбинациях сдвигов пластин, измеряет функцию четырех перемен 4 ных. Для пространственной изотропной структуры момент определяется взаимным расположением трех точек, поэтому исследование одного плоского шлифа на трех фотопластинах достаточно для измерения момента как функции трех переменных, харектеризуишнх взаимное расположение трех точек в любой плоскости пространства. Прн измерении четырех>0 .точечных моментов необходимо использовать четыре фотопластины, не только с идентичным иэображением, но и фотографии срезов по глубине на различных расстояниях, которые мелы по сравнению с характерными размерами неоднородной структуры. Для измерения мо.ментов ;го порядка не требуется

Новых срезов. В зависимости от координат точек, в которых производится измеренне для просвечивания, составляется пакет из р -пластин. При исследовании смешанных моментов М -феэной среди просвечиваются фотографии одно25 . го шлифе с различными поглошающими областями, которые можно получить, ис пользуя спецнальные способы травления, позволяющие иэ совокупности Й -фаз выделять для фотографирования отдель30 ные фазы. Аналогия между световым потоком и осредненнем по площади, между поглощением света прн сдвиге фотопластин и произведением функций поглощения в различных точках позволяет . экспериментально исследовать более об35

mac структуры, чем указано вьпие.

Бель изобретения - упрощение оптического аоррелометра.

Это достигаЕтся тем, что в коррелометр введены третий транспарант, установленный между вторым транспарантом н собирающей линзой, два электромеха: ннческих привода линейных вэаимноортогональных перемещений, два электроме15 ханических привода вращательных перемещеннй .и трн рамки для установки соответствующих транспарантов. При этом первая и третья рамкн механически связавы с соответствующими электромеханическими приводами линейного н вращательного перемещений.

На чертеже нзобрежен схематически общий внд предложенного оптического коррелометра прн количестве пластин, фотоизображений, равном трем, Оптический коррелометр содержит точечный источник 1. - лапму накаливания К8-20, конденсатор 2, создающий параллельный пучок света, пакет из

696457!

О трех металлических разъемных рамок

3-5, при этом в крайние рамки 3 и 4 вставляются специальные кольца 6 с нарезанными зубьями по наружной цилиндрической поверхности, в которых уста- s новлены фотопластины 7 с изображениями геометрических структур исследуемых материалов, их крепление в днище колец 6 осуществляется при помощи четырех прижимов 8, Средняя фотопластина прикрепляется к металлической рамке 4 специальной замазкой по контуру пластины. Расстояние между пластинами

0,8-1,5 мм.. Перемещение рал ки 3 в вертикальной плоскости осуществляется через связанный с рамкой ползун 9 при помощи винта с мелкой м. трической резьбой IO, редуктора 11, реверсивного электродвигателя 12 или вручную при помощи микровинта 13. Привод рамки 3 закрепляется в трех стойках 14, содержащих подшипниковые узлы. Перемещение рамки 5 с зубчатым кольцом 6, содержащим фотопластины с изображением структуры материалов 7, осуществляется через редуктор 15 винт 16 и гайку 17 от электродвигателя 19 или вручную при помощи:микровинта 18.

Привод рамки 5 закрепляется в трех стойках 20, содержащих подшипниковые зо узлы. Вращение зубчатых колец 6 осуществляется при помощи шестерни 21, редуктора 22 от реверсивного электродвигателя 23 или вручную при помощи ручки 24. Аналогичный привод 2-го зубз чатого кольца рамки 3 на схеме условно не показан. Электродвигатели 12 и 19 с соответствующими элементами об1 азуют линейные приводы, а двигатель

;23 - вращательный. Перемещение рамок ! 3 и 4 относительно неподвижных пла нок 25, прикрепленных к средней пластине 4, осуществляется при помощи ролико- или щарикоподшипников 26, обеспечивающих необходимую плавность перемещений. После пакета металлических рамок 3-5 с их приводами расположены линза 27, фотоэлемент 28 и блок . регистрации 29 (потенциометр ПДС-О2Ц.

: Увеличение количества пластин в пакете достигается за счет дополнительных вставочных колец с фото пластинами, устанавливаемых в зубчатые кольца 6

:пластин 3-5. Установка полуавтоматического типа. автоматически записывает двухточечную корреляционную функцию на самописце при смешении одной из

Ф трех пластин.

Ус тановка "Оптический коррелометр" решает проблему эффективного исследования структуры материалов на основе расчета их физических параметров по данчым измерений трехточечных л оментов.

Предложенная установка может быть создана в обычных лабораторных условиях. Быстродействие и увеличение объема информации о структуре исследуемых материалов достигается использованием принципов геометрической оптики и механических перемещений, позволяющих анализировать структуру по двум координатам и выполнять быстро и экономично такие операции как двумерные свертки, осреднение по ансамблю, суммирование и вычитание площадей. Использование же электронных устройств, например, электронного микроскопа и аналоговых вычислительных устройств приводит к одномерному объему информации, к развертке структуры во времени электронным лучом и последующей обработке сигнала на ЗВМ, что значительно усложняет установку, делает ее громоздкой, дорогостоящей в случае измерения двухточечных корреляционных функций и из-еа ограниченного объема памяти на ЭВМ не позволяет измерять многоточечные моменты. Оптический коррелометр позволяет исключить промежуточную операцию — обработку сигнала и перейти к непосредственным расчетал физических параметров материалов по измерениям трех точ ечных моментов.

Формула изобретения

Оптический коррелометр, содержащий точечный источник света и расположенные на одной оптической оси коллиматор, первый и второй транспаранты, собирающую линзу, фотоприемник, выход которого соединен с блоком регистрации, отличающийся тем, что„ с целью упрощения коррелометра, в него введены третий транспарант, установленный между вторым транспарантом и собирающей линзой, два электромеханических привода линейных взаимно ортогональных перемещений, два электромеханических привода врашательньгх перемешеиий и три рамки для установки соответствующих транспарантов, при этом первая и третья рамки механически свяf

696457 заны с соответствуюшими электромеханическими приводами линейного и вра- Ко шательного перемешений. ги

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Жовинский В. H., Арховский В. Ф. рреляционные устройства, М., Энеря, 1974, с. 168-170.

2. Зверев В. А., Орлов Е..Ф. Коррес ляционный анализатор записей процессов

ОКА-2", ж. ПТЭ, 1960, N. 1, с. 50-.57.

Составитель В. Жовинский

Редактор А, Виноградов Техред М. Келемеш Корректор Н. Горват

Заказ 6768/49 Тираж 780 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4