Способ изменения рефракции аксиально симметричных сред

Патент 787890

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (22) Заявлено 03. 04 ° 78 (21) 2599721/18-25 (5М)М. Кл,3

G 01 В 9/021

G 01 N 21/46 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.80. Бюллетень Но 46

Дата опубликования описания 20.1280 (53) УДК 535 322 4:, .772.99(088.8) (72) Авторы изобретеиия

Н. Я. Ревтович, С. Я.. Ловков и A. П. Овечкин (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕФРАКЦИИ AKCHAJIbHO СИММЕТРИЧНЫХ СРЕД

Изобретение относится к интерференционным исследованиям прозрачных сред на основе голографических методов и. может найти применение в аэродинамике, гидродинамике, теплофизике и др.

Известен способ интерференционных измерений. показателя преломления аксиально симметричных сред. Он предусматривает получение интерференционной картины с произвольной исходной настройкой, на которую наносят сечение, перпендикулярное оси симметрии среды, и определяют координаты интерференционных полос на сечение по обе стороны от оси симметрии среды, интерполируют расстояния между интерференционными полосами, а распределение величины показателя преломления вдоль сечения определяют по результа--О ту сложения обратных значений интерполированных расстояний между интерференционными полосами в выбранном сечении PQ .

Наиболее близким техническим реше-2с нием к предлагаемому является способ измерения рефракции аксиально симметричных сред, заключаюшийся в записи двух голограмм с объекта и беэ объекта, наложении их-друг на друга, восстановлении с голограмм интерференционной картины, определении точки отсчета, путем разворота одной голограммы относительно другой 21 . Недостатками известного способа являются: сложность и трудоемкость, обусловленная сложностью снятия координат интерференционных полос и необходимостью определения их ширины; ограниченность числа точек, на которых проводят измерения, поскольку число интерференционных полос в исследуемой среде ограничено фиксированной исходной настройкой интерференционной картины исследуемой среды. Кроме того, фиксированная исходная настройка не позволяет проводить качественный анализ интерференционных картин, связанный с определением границ неоднократностей в исследуемой среде, характеризующихся малыми градиентами плотности, что ограничивает информативность исследований.

Цель изобретения вЂ” увеличение точности измерений за счет повышения информативности исследований.

Укаэанная цель достигается тем, что точку отсчета фиксируют при наблюдении интерференционных полос, пер787890 пендикулярных оси симметрии среды в невозмущенной ее части, путем разворота одной из голограмм относительно оси, перпендикулярной плоскости их совмещения, и при дальнейшем повороте голограммы измеряют угол разворота ее относительно точки отсчета при совпадении касательных к интерференционным полосам к выбранным сечением, а искомое значение рефракции среды в точках касания определяют по величине угрета разворота. 10

На фиг. 1 изображена схема для восстановления изображения с двух голограмм; на фиг. 2 вЂ” восстановленное на экране регистратора изображение интерференционной картины исследуемой сре- t5 ды»

{() - - I Е (y) ) - у )

Для осуществления предлагаемого способа необходимо получение интерференционных картин при восстановлении с двух голограмм, одна из которых несет информацию об исследуемой среде, а другая является неискаженной дифракционной решеткой. Пример реализации восстановления интерйеренционных картин с двух голограмм представлен на 25 фиг. 1. Схема включает в себя осветитель 1, позволяющий получать коллимированный пучок света 2, направленный под углом голографирования 8 к плоскости голограмм, расположенных в устройстве 3, которое предназначено для совмещения и разворота голограмм.

Коллимированный пучок света после преломления на дифференционных решет ках голограмм попадает на отображаю- З5 щую.линзу 4, в фокальной плоскости которой установлена диафрагма 5, устраняющая паразитные световые помехи. .Отображающая линза на экране регистратора б строит изображение интерференционной картины исследуемой среды. Настройка интерференционной картины определяется углом разворота одной голограммы относительно другой в плоскости их совмещения. Разворот и совмещение голограмм осуществляются 45 при помощи устройства, предназначенного для этих целей.

Строящееся на экране регистратора изображение интерференционной картины исследуемой среды состоит (фиг. 2) 50 из невозмущенной 7 и возмущенной 8 частей. Для обеспечения проведения измерений на экран регистратора нанооится ось А-A симметрий исследуемой среды, а сечение В-В, вдоль кото- 55 рого производятся измерения, отмечается на экране регистратора, перпендикулярно оси симметрии.

При любой настройке интерференционной картины исследуемой среды в 60 возмущенной ее части существует точка или несколько точек, для которых выполняется условие

Еу = Sill 9 (l-cosoC)+66) где Е вЂ” компоненты вектора рефрак= ции вдоль сечения, перпендикулярного оси симметрии исследуемой среды;

9 вЂ” угол голографирования зафиксированной голограммы;

66 вЂ” разность углов голографирования зафиксированной голограммы и голограммы с дифракционной решеткой; сб вЂ” угол разворота одной голограммы относительно другой.

Значение угла голографирования и . разность углов голографирования являются величинами известными. Компонента вектора рефракции Еч вдоль отмеченного сечения определяется по величине угла разворота голограмм с(, в точках, где касательная к какой-либо ин- тЕрференционной полосе совпадает с этим сечением. Начало отсчета угла разворота голограмм ц определяется при настройке интерференционной картины исследуемой среды в невозмущенной ее части, на интерференционные полосы, перпендикулярные оси симметрии исследуемой среды.

Для расширения пределов измерения компоненты вектора рефракции Е) целесообразно иметь набор голограмм с дифракционной решеткой, имеющих вариацию по углу голографирования. В этом случае разность углов голографирования

Ь 8 принимает значения в заранее заданном интервалег-Ь6; д 81 с определенным шагом, а выбор голограммы с дифракционной решеткой, т. е. задание значения 9, обусловлено характером исследуемой среды.

Измерения значений компоненты вектора рефракции вдоль отмеченного сечения, после определения начала отсчета по углу разворота голограмм, проводят следующим образом: на отмеченном сечении фиксируют точки с заранее известным расстоянием от этих точек до оси симметрии исследуемой среды. Число точек выбирают произвольным образом.

Разворачивая голограмму с дифракционной решеткой добиваются того, чтобы касательная какой-либо интерференционной полосы, в одной из фиксированных точек, совпала с отмеченным сечением, после чего замеряют угол разворота голограмм и определяют значение компоненты вектора рефракции в этой точке. Эти операции проводят для каждой из фиксированных точек и получают распределение компоненты вектора вдоль отмеченного сечения.

Зная закон распределения компоненты вектора рефракции вдоль отмеченного сечения определяют также распределение величины показателя преломления по известному соотношению.

) о 1

787890

6 показатель преломления в исследуемой среде; показатель преломления в невоэмущенной области; радиус границы среды; координаты. где p(r) ВНИИПИ Заказ 8335/46 Тираж 801 Подписное

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

Предпагаемый способ интерференционных измерений прозрачных аксиально симметричных сред позволяет находить компоненту вектора рефракции среды одним лишь измерением угла разворота голограмм, что значительно упрощает процесс измерения.

Тот факт, что количество точек, в которых проводятся измерения, выбира- 15 ется произвольным образом, а также то, что на экране регистратора наблюдается интерференционная картина, меняющаяся по исходной настройке, существенно повышает информативность исследований. Воэможность изменения масштаба изображения интерференционной картины исследуемой среды и исходной настройки позволяет проводить качественный анализ этой картины, связанный с определением границ неод-. нородностей в исследуемой среде, характеризующихся малыми градиентами .плотности, например, слабые скачки уплотнения, зона пограничного слоя и др. 30

Формула изобретения

Способ измерения рефракции аксиально симметричных сред, заключающийся в записи двух голограмм с объектом и без-объекта, наложении их друг на друга, восстановлении с голограмм интерференционной картины, определении точки отсчета путем разворота одной голограммы относительно другой, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений, точку отсчета фиксируют при наблюдении интерференционных полос, перпендикулярных оси симметрии среды в невозмущенной ее части, путем разворота одной из голограмм относительно оси, перпендикулярной плоскости их совмещения, и при дальнейшем повороте голограммы измеряют угол разворота ее относительно точки отсчета при совпадении касательных к интерференционным полосам с выбранным сечением, а искомое значение рефракции среды в точках касания определяют по величине угла разворота.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР го заявке 9 2536721/25, кл. G 01 М 21/46, 1977.

2. Островский Ю. И. и др. Голографическая интерферометрия. М., "Наука"

1977, с. 88 (прототип).