Способ количественной оценки неоднородностей в прозрачных средах

Способ количественной оценки неоднородностей в прозрачных средах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.МЕ, ° Ъ .Р (») 494722

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сацнвлнстнческнх

Республнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.01.73 (21) 1876298/26-25 (51) М. Кл. G 01Ь 9/02

G 03с 9/08 с присоединением заявки зч" 1876299/26-25

Совета Министров СССР па делам изобретений н аткрытнй

Опубликовано 05.12.75. Бюллетень № 45

Дата опубликования описания 23.02.76 (53) УДК 772.99(088.8) (72) Автор изобретения

Н. М. Спорник (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ

НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В ПРОЗРАЧНЫХ СРЕДАХ осУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к исследованию неоднородностей в прозрачных средах: жидких, твердых, газообразных и т. п. — цветным теневым методом с применением голографии.

Оно может найти применение в аэродинамике, гидродинамике, биологии, химии, теплофизике и др.

Известен способ визуализации неоднородностей в прозрачных средах, записанных и восстановленных с голограммы с получением цветной теневой картины, который реализуется следующим образом.

Голограмма сфокусированного изображения освещается щелевым источником полихроматического света, а в плоскости приемного объектива наблюдается спектральное изображение источника света в результате дифракции лучей на голограмме. С помощью визуализирующей щели пропускают на пленку одну монохроматическую составляющую полихроматического осветительного источника света, а также световые лучи, отклоненные в исследуемой неоднородности, в результате чего в плоскости изображения образуется цветная теневая картина, которая регистрируется на цветную фотопленку.

Недостаток известного способа состоит в том, что по цветной фотографической картине невозможно получить достоверные количественные данные об исследуемой неоднородности. Это обусловлено искажениями, возникающими из-за несовершенства цветных фотоматериалов.

Другим недостатком известного способа яв5 ляется трудоемкость обработки цветных фотоматериалов.

Предложенный способ позволяет повысить точность измерения углов отклонения световых лучей в исследуемой неоднородности и

10 упростить обработку экспериментальных результатов благодаря тому, что изображение источника света разделяют на два, в одном изображении выделяют различные цвета, определяют координаты цветов в неоднородно15 сти, идентичных выделенным, и находят углы отклонения световых лучей, которые прямо пропорциональны смещениям изображений источника света, соответствующих цвету сравнения.

20 Волновой фронт, восстановленный источником белого света в виде щели с голограммы сфокусированного изображения исследуемоч неоднородности, направляют в объектив, в фокальных плоскостях которого получают два

25 изображения в различных цветах. Выделяют одну монохроматическую полоску изображения источника с помощью визуализирующей диафрагмы, которая может состоять из двух независимых частей, одной из которых осу30 ществляют сканирование второго изображе3 ния источника света. Сравнивая цвета невозмущенной части поля, изменяющиеся в результате сканирования источника света, и цвета различных зон исследуемой неоднородности, координаты которых могут быть измерены, например, с помощью отсчетного устройства в системе наблюдения, получают различные смещения источника света для соответствующих зон неоднородности. Разделив данные смещения на фокус приемного объектива, получают значения углов отклонения световых лучей в исследуемой неоднородности, восстановленной с голограммы. Точность обработки практически не зависит от приемника (в данном случае глаза), так как производится непосредственное сравнение участков поля, имеющих одинаковую окраску, Предложенный способ реализуется с помощью устройства, которое изображено на чертеже.

Устройство включает в себя источник полихроматического света 1, конденсор 2, осветительную щель 3, коллиматор 4, формирующий параллельный пучок света, который направляется на голограмму о, оптический клин б, установленный за голограммой в невозмущенной части рабочего поля и предназначенный для формирования совместно с приемным объективом 7 отдельной части изображения источника света, визуализирующую щель 8б и щель 8а для сканирования изображения части источника света, систему для наблюдения

9 со шкалой 10, предназначенной для отсчета координат различных зон исследуемой неоднородности.

Устройство работает следующим образом.

Голограмма 5 сфокусированного изображения освещается параллельным пучком белого света, сформированным коллиматором 4 и выходящим из осветительной щели 3, освещаемой источником 1 через конденсор 2. Восстановленный с голограммы волновой фронт направляется в приемный объектив 7, причем часть лучей невозмущенного исследуемым объектом поля отклоняется клином 6 таким образом, что угол, образованный отклоненными и неотклоненными лучами, лежит в плоскости, параллельной интерференционным полосам голограммы и проходящей через оптическую ось объектива 7. В фокальной плоскости объектва 7, где получается два изображения источника света в различных цветах, 494722 построенных лучами, прошедшими через клин б и мимо него, установлены визуализирующая щель 8б и щель 8а, с помощью которой осуществляется сканирование изображения

5 исгочника света, В плоскости установки отсчетной шкалы 10, оптически сопряженной с голограммой 5, наблюдается (глазом 11) цветная теневая картина. Измеряя с помощью шкалы 10 коорди10 наты зон неоднородности, имеющие разный цвет, и подбирая путем сканирования источника света невозмущенного поля щелью 8а, находят цвета в невозмущенной части поля, соответствующие цветам в неоднородности.

15 Зная смещения сканирующей щели 8а, соответственно для каждой зоны неоднородности находят углы (в) отклонения лучей в исследуемой неоднородности о.

20 х—

fI где х — измеренная координата;

6„— смещение изображения источника света, соответствующее измеренной

25 координате;

f — фокусное расстояние приемного объектива 7.

Предмет изобретения

30 Способ количественной оценки неоднородностей в прозрачных средах, заключающийся в восстановлении волнового фронта с голограммы сфокусированного изображения путем освещения источником белого света и полуЗ5 чения цветной теневой картины, о т л и ч а ющи и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, изображение источника света разделяют на два, в одном из изображений выделяют различные цвета, определяют коор40 динаты цветов в неоднородности, идентичных выделенным, и по формуле лЬ

6.::

ff

45 где х — координата цвета в неоднородности;

6 — смещение изображения источника света, соответствующее цвету сравнения;

f — фокусное расстояние приемного объ55 ектива, находят углы отклонения световых лучей, по которым судят об оптической неоднородности.

494722

Юид A ,5 б

Составитель Е. Халатова

Редактор Т. Орловская Техред T. Курилко Корректор E. Хмелева

Заказ 22)/14 Изд. № 151 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2