Дистанционный теневой визуализатор плотностных неоднородностей морской воды

 

О П И С А Н И Е ()934319

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистичесиих

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 220780 (2!) 2962291/18-25 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 07. 06. 82. Бюллетень .% 21

Дата опубликования описания 07.06 .82 (51) М. Кл.

6 01 К 21/17

Гасударственный кемнтет

СССР но делан нзебретеннй н еткрытнй (53) УДК535.24 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. С. Авраменко и Э. l0, Дур (7!) Заявитель (54) ДИСТАНЦИОННЫЙ ТЕНЕВОЙ ВИЗУАЛИЗАТОР

ПЛОТНОСТНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ МОРСКОЙ ВОДЫ

Изобретение относится к оптичес: кому приборостроению и может быть использовано при изучении плотностных неоднородностей в прозрачных средах, в том числе и для изучения микроструктуры морской воды, когда изучаемая область удалена от наблюдателя.

Известны теневые приборы, используемые для изучения микроструктуры морской воды, состоящие из теневой оптической системы и передающей телевизионной камеры, которые позволяют получить информацию о градиенте поля показателя преломления внутри анализируемого объема на экране приемного телевизионного устройства, расположенного в удобном для наблюдения месте (1).

Однако чувствительность таких приборов при всех прочих равйых условиях зависит от прозрачности исследуемой среды.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является дистанционный теневой визуализатор плотностных неоднородностей морской воды, содержащий последовательно установленные по оптической оси источник излучения, конденсор, диафрагму, выполненную в виде зеркального ножа, головной объектив, защитный иллюминатор и зеркало, установленный под !

0 углом к оптической оси диафрагмы проекционный объектив, эа которым установлена .светоделительная пластина, с одной стороны которой у<-.тановлена телевизионная камера, подключен!

5 ная к приемной телевизионной установке, а с другой — фотоприемник, соединенный с фильтром низкой частоты через усилитель постоянного тока, и измерительный прибор j2j.

Недостаток. известного устройства заключается в ограниченной достоверности измерений из-за влияния внешнего давления и перепадов темпера93431

3 тур в условиях океанологического эксперимента.

Цель изобретения - повышение достоверности измерений.

Для достижения укаэанной цели в дистанционный теневой визуализатор плотностных .неоднородностей морской воды, cîäåðæàùèé последовательно установленные по оптической оси источник излучения, конденсор, диафРагму, 10 выполненную в виде зеркального ножа, головной объектив, защитный иллюминатор и зеркало, установленный под углом к оптической оси диафрагмы проекционный объектив, эа которым установлена светоделительная пластина, с одной стороны которой установлена телевизионная камера, подклю4енная к приемной телевизионной стрновке, а с другой — фотоприемник, 20 соединенный с фильтром низкой частоты через усилитель постоянного тока, и измерительный прибор, введены пьезокерамический ультразвуковой излучатель с генераторами низкой и высокой частот, установленный между зеркалом и защитным иллюминатором вне поля зрения, и последовательно подключенные к выходу фотоприемника усилитель переменного тока, полосовой фильтр и делитель, второй1 вход которого соединен с выходом фильтра низкой частоты, а выход — с измерительным прибором.

На чертеже показана структурная

35 схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения конденсора 2, диафрагму 3, выполненную в форме зеркального. ножа, головной объектив 4, защитный иллюминатор 5, зеркало 6, проекционный объектив 7, светоделительную пластину 8, передающую телевизионную камеру 9, приемную телевизионную установку l0, пьезокерамический ульт45 развуковой излучатель,11 с генераторами высокой 12 и низкой 13 частот, фотоприемник 14, усилитель 15 постоянного тока, усилитель 16 пеоеменного тока, полосовой фильтр 17, фильтр 18 низких частот, делитель

l9 напряжений двух электрических сигналов и измерительный прибор 20.

Источник излучения 1, конденсор

2, диафрагма 3, головной объектив 4, защитный иллюминатор 5 и зеркало 6 установлены последовательно rio оптической оси. Под углом к оптической оси диафрагмы 3 расположен проекци-, 9 4 онный объектив 7, за кбторым установлена светоделительная пластина 8, с одной стороны которой находится телевизионная камера 9, подключенная к приемной телевизионной установке 10, а с другой - фотоприемник 14, соединенный с фильтром 18 низкой частоты через усилитель 15 постоянного тока, Пьезокерамический ультразвуковой излучатель 11 установлен между зеркалом 6 и защитным иллюминатором 5 вне поля зрения. К выходу фотоприемника 14 последовательно подключены усилитель 16 переменного тока, полосовой фильтр 17 и делитель 19, второй вход которого соединен с выходом фильтра 18 низкой частоты, а выход — с измерительным прибором 20.

Устройство работает следующим образом.

Тело накала источника 1 излучения конденсором 2 проектируется в плоскость диафрагмы 3. Параллельный световой пучок, сформированный го-! ловным объективом 4, через иллюмина-.

;тор 5 поступает в;.анализируемый объем исследуемой среды и, отразившись от автоколлимационного зеркала, возвращается s плоскость диафрагмы 3.

При наличии в анализируемом объеме плотностных неоднородностей, световой пучок деформируется, и часть светового потока попадает на диафрагму (зеркальную кромку ножа) 3 и, отразившись от нее, через проекционный объектив 7 поступает на светоделительную пластину S, откуда, частично отразившись, попадает на фотокатод передающей телевизионной

J ( камеры 9. бстальная часть светового потока поступает на фотоприемник 14.

С целью оценки чувствительности теневого визуализатора на пьезокерамический излучатель 11 с генератора 12 высокой частоты подается напряжение резонансной частоты, промодулированное по амплитуде напряжением низкой частоты генератора 13.

Таким образом, в исследуемой среде анализируемого объема формируется ультразвуковая волна с интенсивностью изменяющейся по закону огибающей напряжения резонансной частоты. Ультразвуковая волна вследствие эффекта ф тоупругости из-за механических напряжений приводит к изменению ди- 1 электрической проницаемости, а сле9343

4О довательно, к изменению показателя преломления среды, которое регистрируется фотоприемником 14. Электрический сигнал, амплитуда которого определяется величиной бликов оптических деталей, рассеянием света и т.д °, а также частично интенсивностью исследуемых оптических неоднородностей в анализируемом объеме, с фотоприемника 14 поступает на уси- 1о лители постоянного 15 и переменного 16 токов. Полосовой фильтр 17, настроенный на частоту низкочастотного генератора, выделяет из всей совокупности частот электрический сигнал низкой частоты, соответствующий изменению интенсивности ультразвукового поля, Выделенный сигнал поступает на делитель 19 напряжений двух электрических сигналов.

Электрический сигнал, амплитуда которого определяется величиной бликов оптических деталей, рассеянием света и т.д., а также частично интенсивностью исследуемых оптических неоднородностей н анализируемом объеме, с фотоприемника 14 через усилитель 15 постоянного тока поступает на фильтр 18 низких частот, который фильтрует составляющую сигнала, обусловленную наличием оптических неоднородностей в

-анализируемом:объеме, и далее попадает на делитель 19 напряжений с двух электрических сигналов, где

35 происходит деление величины электрического сигнала, пропорционального интенсивности тест-объекта, на величину сигнала, амплитуда которого зависит от уровня освещенности мишени фотокатода передающей камеры, определяемого наличием бликов, рассеянием света и т.д. Далее электрический сигнал, пропорциональный контрастной чувствительности теневого

45 визуализатора, поступает на измерительный прибор, по которому ведется контрбль чувствительности. !

Изобретение позволяет значительно повысить достоверность регистрируемой информации об оптических неоднородностях путем контроля чувствительности теневого визуализатора в условиях его эксплуатации, т.е. при наличии дестабилизирующих факторов (изменение внешнего давления, перепад температур и т.д.), в среде с переменной прозрачностью. Причем при подаче на пьеэокерамический из19 6 лучатель малой величины напряжения резонансной частоты в анализируемом объеме прибора можно формировать ,эталонные неоднородности, контраст . изображения которых в плоскости фотокатода телевизионной камеры ниже ее контрастной чувствительности, что не приведет к изменению сюжета иэображения на экране приемной телевизионной установки.

Таким образом, контроль чувствительности теневого визуализатора можно проводить в течении всего эксперимента непрерывно.

Формула изобретения

Дистанционный теневой визуализатор плотностных неоднородностей морской воды, содержащий последовательно установленные по оптической оси источник излучения, конденсор, диафрагму, выполненную в виде зеркального ножа, головной объектив, защитный иллюминатор и зеркало, установ-. ленный под углом к оптической оси диафрагмы проекционный объектив, эа которым установлена светоделительная пластина, с одной стороны которой установлена телевизионная камера, подключенная к приемной телевизионной установке, а с другой фотоприемник, соединенный с фильтром низкой частоты через усилитель постоянного тока, и измерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений, в него введены пьезокерамический ультразвуковой излучатель с генераторами низкой и высокой частот, установленный между зеркалом и защитным иллюминатором вне поля зрения, и последовательно подключенные к выходу фотопри емника усилитель переменного тока, полосовой фильтр и делитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра низкой частоты, а выходс измерительным прибором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Красовский Э.И. и др. Порог чувствительности автоколлимационного теневого прибора. -"Оптико-механическая промышленность"., 1974, 9, с. 32.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2586297, кл. G 01 Н 21/17, 20.02.78 (прототип).

934319

Составитель А.Чурбаков

Редактор A.Ëåæíèíà Техред А. Бабинец Корректор В. Синицкая

Заказ 3916/37, Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фипиал ППП "Патент", r. Ужгород, yr .. Проектная, 4