Поляриметр

Поляриметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинх

Соцналнстнческнх

Республнк (»> 813145 (б! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 15.06.79 (2! ) 2779627/18-25 с присоединением заявки М— (5! )М. Кл. (- 01 3 4/04 (01 1 1/24

Ввударатвякхыя кяивтят

СССР до дядям кяябретенкв в еткрытн» (23) Приоритет (53) ЛК 5Э5.5 (088.8) Опубликовано15.03.81. Бюллетень М 10

Дата опубликования описания 18.0З.81 (72) Авторы изобретения

Н. М. Лричко, М. В. Лейкин, А. А. Парфентьев и Н. И. Угрюмова (7!) Заявитель (54) ПОЛЯРИИЕТР

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а более конкретно — к поляримегрическим приборам для исследования напряжений в моделях и прсарачных объектах.

Известны попяриметры. предназначенные для измерения азимута главных направлений и разности хода, состоящие из осветительной час гн, содержащей источник монохроматического излучения и циркулярный поляризатор, и регистрирующей части, содержащей устройство вращения плоскости поляризации, фотоприемное усгройсгво и фаэометр.

Оптические каналы измерения разности хода и азимута главных направлений совмещены. Электронные каналы раздели ются после фотоприемного устройства. Фа за переменного сигнала. несет информацию об азимуте главных направлений, амплитуда — о разности хода 51).

Недостатком этого устройства является малый диапазон измерений разности хода.

Наиболее близким к изобретению является поляриметр, выполненный иэ осветительной части, содержащей поляризатор и регистрирующей части, включающей устройство вращения плоскости поляризации, блок регистрации разности хода и блок регистрации азимута главных направлений, содержащий фотоприемное устройство и фаэометр (2j.

Недостатком данного поляриметра является сложность конструкции, обусловленная наличием вращающегося с большой скоростью вала, имеющего значительную длину, и удаление от оси прибора. Кроме усложнения конструкции кинематическая связь между .осветительной и регистрирующей частями делает практически невозможной установку между ними нагрузочного устройства, т.е. проведение измерений в процессе загружения объекта.

Цель изобретения — упрощение конструкции попяриметра.

Указанная цель достигается тем, что в попяриметре, выполненном иэ освети813

145 тельной части, содержвшей поляризатор, и регистрируюшей части, включающей устройство врашения плоскост;1 поляризации, блок регистрации разности хода и блок регистрации азимута главных направлений, содержаший фотоприемное устройство и фазометр, оляризатор выполнен ахроматическим циркулярным, в в блоке измерения главных направлений установлены дополнительно светоделитель, фотоприемное, 10 устройство, два светофильтра для разных областей спектра, расположенные между светоделителем и фотоприемными устройствами, удвоители частоты, входы которых связаны с выходами фотоприемных устройств, и сумматор сигналов, входы которого связаны с выходами удвоителей частоты, выход - с входом фвэометP8„

С целью повышения точности измерений, устройство врашения плоскости поляризации выполнено в виде вращающейся ахроматической полуволновой пластины и расположенного за ней неподвижного поляризатора. 25

Нв чертеже приведена принципиальная схема поляриметра.

Осветительная часть поляриметра содержит источник света 1 сплошного или линейчатого спектра и циркулярный вхро- з0 мвтический поляризатор 2. Регистрирук шая часть прибора, расположенная за исследуемым обьектом 3, включает четвертьволновую пластину 4„ установленную в центральной части пучка, устройство врвшения плоскости поляризации 5, представляющее собой, например, вращвемую двигателем 6 полувалновую ахроматическую пластину (А/2) и расположенный за ней неподвижный поляризатор, светоде40 литель 7, блок 8 измерения разности хода и блок измерения азимута главных направлений, в состав которого входят элементы 9-18. Светоделитель 9 делит пучок .на две части, которые проходят че45 рез светофильтры 10 и 11, выделяюшие разные участки спектра, и воспринимаются фотоприемными устройствами 12 и 13, состоящими их фотоприемника и усилителя. Выходы фотоприемных устройств связаны с входами удвоителей частоты 14 и

15, каждый из которых выполнен, например, в виде перемножителяс обьединенными входами. Входы удвоителей частоты подключены к входу сумматора 16 сигналов. Выход сумматора 16 сигналов. соединен с одним из входов фвзометра 17. На другой вход фвзометра 17 подается опорный сигнал. Напряжение, пропорциональ- .

4 ное разности фаз между опорным и рабочим сигналами, передается на исполнительное устройство 18, устанавливающее пластинку 4 главными направлениями под о углом 45 к главным направлениям модели.

Поляриметр работает следующим образом.

Исследуемый объект 3 освещается круглополяризоввнным светом в области спектра, включаюшей рабочие длины волн

А H Л2, выделяемые светофильтрами

10 и 11. Состояние поляризации после прохождения исследуемой области объекта для длин волн Л „и Л 2 описывается эллиптическими колебаниями с разной эллиптичностью и одинаковым азимутом полуосей, отличаюшимся от азимута главных направлений на 45о. Эти колебания отображаются нв сфере пуанкаре точками, лежащими HB обшем меридиане. Оптический канал регистрирующей части поляриметра разделен светоделителем 7 нв центральную и периферическую части.

Устройство вращения плоскости поляризации 5 моделирует световой поток периферической части так, что переменная: составляющая сигнала нв выходе фотоприемников 12 и 13 имеет вид

2KA

А= @Stet . stn 2(tDt- ф }

kq 1 где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

Д вЂ” разность хода исследуемого участка объекта .для А, - азимут главных направлений обьектв; ь) — круговая частота врашения элемента 5.

В зависимости от выбранных значений

Х1 и А2 и разности хола объекта фазы сигналов фотоприемников 12 и 13 могут либо совпадать, либо различаться на

180о. В обоих случаях фаза сигнала определяет азимут одного из главных направлений, Совпадение фаз сигнапов наблюдается, если точки нв сфере Цуанкаре, отображающие состояние поляризации для длин волн Л1 и Л 2, характеризуются долготой одного знака. Если знак их долготы различен, фазы сигналов фотоприемных устройств 12 и 13 различаются на

180 . Для обеспечения определения ази0 мута одного из главных направлений при любом значении разности хода сигналы суммируются. Однако предварительно их частоты удваиваются. Удвоители частоты, которые в описываемом примере выполнены в виде перемножителей с обьединен5 81 нымн входами, преобразуют сигналы так, что на входе сумматора сигналы всегда совпадают по фазе. Суммарный сигнал подается на один из входов фазометра, измеряемого сдвиг его фазы по орошению к описываемому сигналу той же частоты.

Измеренная разность фаэ равна азимуту одного из главных направлений обьекта в исследуемой точке.

После определения азимута главных направлений на исполнительное устройство 18 подается сигнал, вызывающий новарот четвертьволновой пластннкн 4 до положения, при котором ее главные направления образуют угол 45 с главными о направлениями объекта. Световой поток, прошедший центральную часть оптнческого канала, попадает в блок 8 измерения, осуществляющий измерение алгебраического значения разности хода. Знак разности хода позволяет определить азимут которого нз двух главных направлений измерен фазометром 17.

Выполнение устройства врашення плоскости поляризации в вийе ахроматической полуволновой пластины, вращаемой двигателем, и расположенного за ней неподвижного линейного поляризатора позволяет стабилизировать положение плоскости поляризации относительно светоделнтелей н тем самым повысить точность измереннй в тех случаях, когда установка светоделнтеля вносит дополнительные погрешности.

Предлагаемое устройство по сравненню с известными попярнметрамн, предназначенными для измерения азимута главных направлений, знака разности хо да н ее значения, включаюшего целое число длнн волн н дробную часть, нмеет более простую конструкцию. Благодаря измерению азимута главных направлений одновременно в двух разных участках спектра прн освещения обьекта круглополярнзованным светом исключена кинематнческая нлн электромеханическая связь между осветительной и регистрнруюшей частями, отпала необходимость во врашаюшемся с большой скоростью вале, имеющем значительную длину н удаление от оси прибора, он в сельсинах с редукторами и реверснвнымн двигателями. Осветительная и регыстрнруюшая части. прибора не связаны друг с другом, между -нн-.

3148 6 ми может быть установлено загрузочное устройство, благодаря чему возможно измерение напряжений не только в срезах замороженных" моделей, но и в реальных объектах непосредственно в процессе нагруження. Оптические элементы осветительной и регистрирующей частей не нуждаются не только в сннхроннэацнн при вращении, но н не требуют взаимной

10 ориентации. Помимо упрошення конструкции облегчается эксплуатация прибора и повышается его надежность.

1S Формула изобретения

1. Полярнметр, выполненный нз осветительной части, содержащей поляризатор, н регистрирующей части, включающей уст20 ройство вращения плоскости полярнэацин, блок регйстрацни разности хода и блок регистрации азимута главных направленнй, содержащий фотоприемное устройство н фазометр, о т л и ч а ю ш н и с я тем, 25 что, с целью упрощения конИфукцнн, по лярнзатор выполнен ахроматическим циркулярным, а в блоке измерения. главных направлений установлены йопоцннтельно светоделитель, фотоприемное устройство, 30 два светофильтра для разных областей спектра, расположенные между светоделнтелем н. фотопрнемнымн устройствами, удвоители частоты, входы которых связаны с выходами фотоприемных устройств, и сумматор сигналов, входы кбторого связаны с выходами удвоителей частоты, выход - c входом фазометра.

2. Поляриметр по и. 1, о т л н ч аю ш н и с я тем, что, с целью повышения 0 точности измерений, устройство врашения плоскости полярнзацнн-выполнено в виде врашаюшейся ахроматической полувопновой пластины н расположенного за ней неподвижного полярнзатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чудаков В. С. Исследование наведенного двулучепреломлення нрн spamaюшемся нолярнзацнонном элементе При50 боры и техника эксперимента 1977, Ж 1, с. 210-212.

2. Бюллетень 3 106, фирмы РЬо10И"

М1Е с, ИрегМеМЫ месИ., lg76, с. 221.