УСТРОЙСТВО БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ НЕСТАЦИОНАРНОСТИ МИКРООБЪЕКТОВ

Устройство бесконтактного контроля нестационарности микрообъектов.
Полезная модель относится к технической физике, в частности, к устройствам для обработки информации и может быть использована в биотехнологии для автоматизации управления технологическими процессами микробиологических и биохимических производств, а также контроля состояния жидких сред, содержащих примеси.
Известно устройство для определения компонент тензора плоских фазовых объектов, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси оптический квантовый генератор (ОКГ), светоделитель, расщепляющий световой пучок ОКГ на предметный и опорный пучки, а также последовательно расположенные по оптической оси тракта предметного пучка расширительная линза, диффузор, плоский фазовый объект, линза преобразования Фурье и пространственный фильтр, при этом в оптическом тракте опорного пучка последовательно расположены отклоняющее зеркало и коллиматор (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 567946, кл, G 03 Н 1/16, 1975).
Однако такое устройство имеет достаточно ограниченную область использования ВВИДУ того, что позволяет анализировать лищь двумерные объекты.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа устройство бесконтактного контроля нестационарности микрообъектов, содержащее последовательно установленные на общей оптической оси импульсный источник когерентного излучения, светоделитель пучка электромагнитного излучения, контролируемый образец, а также светоотражающее зеркало, приемник сигналов когерентного излучения и канал считывания обработанных сигналов (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР М 1729229, кл. G 03 Н 1 / 16, 1984).
GOl H 1 / 14
Однако данное устройство не позволяет проводить контроль динамики переходных процессов в жидких многокомпонентных средах.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемой полезной моделью технического результата, который выражается в повыщении эффективности устройства за счет обеспечения возможности контроля информации о быстропротекающих процессах в трехмерных средах в реальном времени.
Новизна предложенного устройства усматривается в том, что оно снабжено блоком управления и модулятором когерентного излучения, подключенными к импульсному источнику когерентного излучения, модулятором фазы когерентного опорного пучка, связанным с отражающим зеркалом, и дополнительным источником излучения, выполненным в виде лазера непрерывного зондирования, оптическая ось которого через систему светоотражающих зеркал связана с контролируемым образцом и каналом считывания обработанных сигналов, выполненным в виде последовательно соединенных блока сравнения, аналого-цифрового преобразователя, блока накопления сигналов и регистрирующего прибора.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию новизна, так как оно не известно из уровня техники..
Предложенное устройство является промышленно применимым, поскольку может быть реализовано существующими техническими средствами.
Таким образом, предложенное техническое рещение соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели.
Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.
На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного устройства, на фиг.2 функциональная схема канала считывания обработанных сигналов.
Устройство бесконтактного контроля нестационарности микрообъектов содержит два контура обработки информации: оптический и электрический.
В оптический контур обработки информации входят образующие оптическую систему источник 1 когерентного излучения в виде оптического квантового генератора, формирующего импульсные пространственные фильтры, снабженный блоком 2 управления и модулятором 3 когерентного излучения, подключенными к импульсному источнику когерентного излучения, светоделительное зеркало 4 пучка электромагнитного излучения, которое разделяется на предметный и опорный пучки, а также светоотражающее зеркало 5, жестко связанное с модулятором 6 управления фазой когерентного опорного пучка в диапазоне от - тг / 2 до + тг /2, к которому подключен модулятор 3 когерентного излучения, а также дополнительный источник 7 когерентного излучения, выполненный в виде лазера непрерывного зондирования, оптическая ось которого через систему светоотражающих зеркал 8 и 9 связана с контролируемым образцом 10 и приемником 11 сигналов когерентного излучения. По оптической оси тракта предметного пучка последовательно расположены контролируемый образец 8 и приемник 9 сигналов когерентного излучения, связанный с каналом 10 считывания обработанных сигналов.
В электрический контур обработки информации входят модулятор 6 управления фазой когерентного опорного пучка, а также приемник 11 сигналов когерентноГО излучения и канал 12 считывания обработанных сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных блока 13 сравнения, аналого-цифрового преобразователя 14, блока 15 накопления сигналов и регистрирующего прибора 16.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Исследуемый фазовый контролируемый образец 10 помещается перед источником 1 когерентного излучения, импульсы которого зондируют фазовые структуры и которое посредством светоделительного зеркала 4 разделяется на предметный и опорный пучки. Опорный пучок через отражающее зеркало 5 также направляется на контролируемый образец 10, где посредством подачи управляющего сигнала на пьезокерамический элемент модулятора 6 управления фазой когерентного опорного пучка образуется волновое поле в диапазоне от - л: / 2 до + л: /2, рассеянное на фазовой структуре, индуцирующее в контролируемом образце пространственные динамические фильтры. В результате интерференции предметного и опорного когерентных пучков с фазой О и фазой я / 2 в нестационарных микрообъектах контролируемого образца индуцируются пространственные фильтры, смещенные при каждом последующем импульсе на к / 2. Непрерывное когерентное излучение дифрагирует на динамических пространственных фильтрах и когерентно складывается с сигналами опорного когерентного пучка. Одновременно с этим от дополнительного источника 7 когерентного излучения подаются электромагнитные сигналы непрерывного зондирования, которые через систему светоотражающих зеркал 8 и 9 попадают на котролируемый образец 10, осуществляя преобразование дифрагированного на пространственных динамических фильтрах оптического когерентного излучения в электрический сигнал, который подается далее в приемник 11 сигналов когерентного излучения, связанный с каналом 12 считывания обработанных сигналов, в котором электрический сигнал преобразуется в цифровой код и накапливается с подавлением сигналов когерентного шума.
ГТерераспределение потоков обрабатываемой информации между оптическим и электрическим контурами обработки информации позволит повысить чувствитель ость и быстродействие устройства.
Применение предложенноего устройства позволяет непосредственно осуществлять прямое измерение корреляционных функций, которые содержат информацию об изменениях и динамики фазовой структуры трехмерных сред в реальном времени и, в частности, по ним судить о концентрации искомых примесей, которые достаточно трудно обнаружить классическим спектральным методом.