Фотоэлектрическое теневое устройство

Фотоэлектрическое теневое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при аэрои гидродинамических исследованиях. Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум. Фотоэлектрическое теневое устройство содержит последовательно расположенные источник излучения , 1гроек1у{онный объектив, зеркальньп нож, световозвращающее зеркало , головной объектив, защитное стекло , автоколлимационное зеркало и фотоэлектрическое приемное устройство . За зеркальным ножом установлен проекционный объектив, фотоэлектрический приемник вьтолнен двухэлементным и установлен таким образом, что его светочувствительная площадка сопрягается с плоскостью автоколлимационного зеркала, причем граница раздела элементов приемника проходит через оптическую ось и ориентирована перпендикулярно рабочим кромкам ножа, а выходы обоих элементов фотоприемника соединяются с сумматором, который включен в режиме вычитания. 1 ил. i СЛ :о :о :о

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51) 4 G 01 N 21/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3871533/24-25 (22) 19.03.85 (46) 15.09.87. Бюп. М 34 (72) И.Н.Волова, А.H.Королев, Э.И.Красовский и Б.B Наумов (53) 535.322 ° 4(088.8) (56) Дурович Э.Ю. и др. Малогабаритный оптический прибор для регистрации пульсаций показателя преломления в прозрачных средах. -OKI, 1975, )(10, с. 33.

Авторское свидетельство СССР

)(1157415, кл. G О! N 21/- i5, 1983. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТЕНЕВОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при аэро- и гидродинамических исследованиях. Цель изобретения — повышение отношения сигнал/шум. Фотоэлектрическое теневое устройство содержит последовательно расположенные источник излучения, проекционный объектив, зеркальный нож, световозвращающее зеркало, головной объектив, защитное стекло, автоколлимационное зеркало и фотоэлектрическое приемное устройство. Эа зеркальным ножом установлен проекционный объектив, фотоэлектрический приемник выполнен двухэлементным и установлен таким образом, что его светочувствительная площадка сопрягается с плоскостью автоколлимационного зеркала, причем граница раздела элементов приемника проходит через ф оптическую ось и ориентирована перпендикулярно рабочим кромкам ножа, а выходы обоих элементов фотоприемника соединяются с сумматором, который включен в режиме вычитания. 1 ил.

1 13

Изобретение относится к технической физике, в частности к оптическому приборостроению, и может быть использовано при излучении фазовых неоднородностей в прозрлчных средах и à»ро и гидродинамике.

Цель изобретения — повышение соотношения сигнал/шум виброэащищенного фотоэлектрического теневого устройства.

На чертеже изобрлженл оптическая схема устройства.

Устройство содержит последовательно расположенш.1е источник 1 излучения, объектив 2, диафрагму 3, поверхности которой, обращенные в сторону головного объектива 4, выполнены зеркальными, защит»»о» стекпо 5, лвтоколлимационное зеркало 6, в фоклльной плоскости головного объективл рлсположено световозвращлющее зерклло 7, эа визуализирующей диафрагмой установлен проекционшllt объектив 8, coIl рягающий ппоскость лвтоколлимлционного эерклла со с веточувствительнои площадкой двухэлементного фотоприемника 9, причем линия раэделл, проходящая между двумя элементами, сопряжена с линией, проходящей через середину поля зрения головного объектива, а выходы клждого лемента фотоприемника подключены к входам дифференциального сумматора 10.

Изображение нити накала источника

1 излучения с помснцью проекционного объектива 2 формируется в плоскости диафрагмы 3, расположенной в фокальной плоскости головного объектива 4.

Световой пучок, исходящий из диафрагмы 3 и заполняющий апертуру головного объектива 4, состоит из двух пучков, сд»»н»»з которых попадает на нижнюю половину апертуры головного объектива, а второй — на верхнюю.

Оба пучка, пройдя головной объектив

4, защитное стекло 5 и анализируемую среду, отражаются от автоколлимационного зеркала 6, проходят те же элементы в обратном порядке и формируют в плоскости световозвращающего зеркала 7 два промежуточных изображения диафрагмы 3, которые при отсутствии неоднородностей в анализируемой . с11

4Г (г, У ) = Ем „А()dg>

35 а сигнал, снимаемый со второго элемента фотоприемника, пропорционален изменению освещенности элемента теневой картины в точке (-z, -у ):

)о

Е ма с A(g) dg

go максимально возможная освещенность теневой картины; нормированная функция, описывающая распределение освещенности в изображении диафрагмы по оси, перпендикулярной рабочей кромке ножа:

45 где F. макс

A(g) 50

377 17 2 головной объектив 4 и эа11»»»тне е стекло и пDплдлют в лнллиэируpI»óIE> среду, но теперь первый IE DER IlpoEIoiIHT «ерез верхнюю половину относительно оси головного объектива, а второй — через нижнюю. Отразившись от зеркала 6, пучки проходят в обратном нлправлении через элементы 5 и 4, формируют в плоскости визуализирующей диафрагмы 3 два окончательных изображения диафрагмы, которые при отсутствии в анализируемой среде неоднородностей налагаются друг на друга. Световые лучи каждой из двух половин пучка после отражения от зеркальных граней визуализирующей диафрагмы образуют с помощью объектива 8 в плоскости чувствительного слоя фотоприемника

9 свою половину поля теневой картины.

Наличие неоднородности в анализируемой среде с координатой z, у приводит к изменению светового потока, проходящего в плоскости чувствитель?5 ного слоя фотоприемника, при этом сиг. нал, снимаемый с одного элемента фотоприемника, пропорционален изменению освещенности д Е (z у ) элемента теневой картины в точке (z, v ):

55

A(g) dg = 1 среде накладываются одно на другое и располагаются симметрично диафрагме 3 относительно оптическои оси го-. ловного объектл. Отразив1ш»сь от зер— кала 7, пучки E»EIDBb проходят через

g — координата, определяющая положение рабочей квомк»»

1337737 ножа на границе геометрического изображения пиаф,«а1

K„ „A (g) dg

)о-

?0 из-за симметричного характера криво,"

A(g) относительно точки (р, A(g,)) ,иа кс

Таким образом удается реализовать линейную характеристику преобразования изменение выходного напряжения разность угловых отклонений.

Для обеспечения минимального уровня шума на выходе фотоприемника, рагмы„

f — фокусное расстояние головного объектива; е4 — разность углов отклонения лучей неоднородностями, расположенными в обеих симметричных относительно оси головного объектива точках поля зрения устройства.

Сигналы с обоих элементов фотоприемника подаются на вход сумматора, 15 работающего в режиме вычитания. Общий сигнал пропорционален величине обусловленного изменениями фоновой засветки приемника за счет возможной дефокусировки головного объектива, граница раздела элементов фотоприемника должна быть ориентирована перпендикулярно рабочим кромкам ножа теневого устройства.

Формула изобретения

Фотоэлектрическое теневое устройство, содержащее последовательно расположенные источник излучения, объектив, зеркальный нож, световозвращающее зеркало, головной объектив, защитное стекло, автоколлимационное зеркало и фотоэлектрический приемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум, в него дополнительно введены проекционный объектив, который установлен по ходу отраженного от зеркального ножа излучения, и дифференциальный сумматор, причем фотоэлектрический приемник выполнен двухэлементным и установлен таким образом, что его светочувствительная площадка сопряжена с плоскостью автоколлимационного зеркала, граница раздела элементов приемника проходит через оптическую ось и ориентирована перпендикулярно рабочим кромкам ножа, а выходы обоих элементов фотоприемника соединены с входами сумматора.

1 1177 17 (:остлнитс дь В. КрлвцoB

Редлкт< р <1. Пчопинскля Текред Л. (:< р (нкова Корректор Е. мошко

Влклч ч1л1/39 Тираж 776 Подвигни<.

ВПИИПИ 1 осудлрственного ко<яитета (:(:СР по делам изооретений и открк<тий

113035, Москва, i <-35, Рлушскля наб., д. 4/5

Прои звод< -.âåííî-подигp;>Ëическое предприятие, г . Ужг< ро <, уд. 11роектная, 4