УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к оптико-электронным теневым приборам, используемым для изучения градиента показателя преломления оптически прозрачных сред, в частности водных.
Наиболее близким по технической сущности, к предлагаемому, является устройство, построенное по схеме, приведенной в книге "Морская рефрактометрия". Авторы М.А. Брамсон, Э.И. Красовский, Б.В. Наумов - Л.: Гидрометеоиздат, 1986 г., стр. 178-179, рис. 5.1, выбранное в качестве прототипа.
Оптическая система устройства с однократным проходом зондирующего светового пучка через анализируемый объем воды содержит лазерный излучатель, телескопическую систему, состоящую из двух объективов, ограничивающую диафрагму, обеспечивающую необходимую для работы апертуру светового пучка, первую и вторую пентапризмы, осуществляющие разворот светового пучка дважды на 90°, первый и второй иллюминаторы, между которыми заключен просмотровый объем, приемный объектив, в фокальной плоскости которого установлен нож Фуко, за которым располагается интерференционный светофильтр и фотоэлектронный умножитель. Сигнал с выхода фотоэлектронного умножителя поступает на средства обработки сигнала.
Недостаток оптической системы - прототипа заключается в том, что в ней не предусмотрена регулировка расстояния между объективами телескопической системы, что не позволяет изменять расходимость светового пучка на ее выходе. Поэтому для точной юстировки устройства, с целью получения наибольшей чувствительности, необходимо предусматривать возможность линейного перемещения ножа вдоль оптической оси, с сохранением его ориентации, чтобы нож частично перекрывал световой пучок в области каустики, где сечение пучка минимально. Обеспечение точного прямолинейного линейного смещения без разворота является более сложной технической задачей, чем, например, смещение с разворотом по резьбе. Поэтому на практике нож устанавливают в некоторой фиксированной плоскости, которая всегда несколько отличается от оптимальной за счет погрешностей в установке всех элементов оптической системы. Поэтому чувствительность устройства снижается.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении чувствительности устройства за счет обеспечения возможности точной юстировки без существенного усложнения конструкции устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство обнаружения прозрачных неоднородностей, содержащее последовательно установленные излучатель, телескопическую систему, состоящую из двух объективов, первую пентапризму, первый и второй иллюминаторы, вторую пентапризму, приемный объектив, в фокальной плоскости которого установлен нож, и приемник излучения, в соответствии с полезной моделью, дополнительно снабжено средствами, обеспечивающими возможность плавного регулирования расстояния между объективами телескопической системы.
Средства, обеспечивающие возможность плавного регулирования расстояния между объективами телескопической системы, могут быть выполнены в виде ввинчивающихся одна в другую трубок, с размерами, обеспечивающими возможность закрепления в них объективов и требуемый диапазон регулирования.
Излучатель может быть выполнен в виде жестко соединенных короткофокусной положительной линзы и точечного источника света, расположенного в ее фокальной плоскости.
Для упрощения юстировки устройства излучатель может быть жестко связан с первым по ходу светового пучка объективом телескопической системы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - оптическая схема устройства
фиг. 2 - предлагаемый механизм плавного изменения расстояния между объективами телескопической системы и крепление излучателя.
На чертежах обозначены:
1 - излучатель;
2, 3 - объективы телескопической системы;
4 - первая пентапризма;
5 - первый иллюминатор;
6 - второй иллюминатор;
7 - вторая пентапризма;
8 - приемный объектив;
9 - нож;
10 - приемник излучения;
11 - первая трубка;
12 - вторая трубка;
13 - стопорная гайка;
14 - трубка крепления излучателя;
15 - стопорная гайка;
16 - стопорные винты;
Устройство обнаружения оптических неоднородностей содержит последовательно расположенные излучатель 1, телескопическую систему, состоящую из объектива 2 и объектива 3, первую пентапризму 4, первый иллюминатор 5, второй иллюминатор 6, вторую пентапризму 7, приемный объектив 8, нож 9 и приемник излучения 10, сигнал с которого поступает в средство обработки информации (на чертеже не показано), в качестве которого может использоваться ЭВМ или микроконтроллер.
Для упрощения и повышения точности юстировки устройства, используются средства, обеспечивающие возможность плавного регулирования расстояния между объективами телескопической системы, выполненные в виде ввинчивающихся одна в другую трубок 11 и 12, внутренние диаметры которых обеспечивают установку в них, соответственно, объективов 2 и 3. Объективы закрепляются в трубках с использованием клея или стопорными кольцами. Причем длина трубок выбирается такой, чтобы задние фокусы установленных в них объективов находились в одной плоскости, и обеспечивалась возможность их смещения в двух направлениях. Экспериментально было установлено, что достаточно обеспечить диапазон регулирования до ±5 мм.
Излучатель 1 преимущественно выполняется в виде жестко соединенных между собой короткофокусной положительной линзы и точечного источника света, например, лазерного диода с длиной волны 635 нанометров, расположенного в ее фокальной плоскости.
Приемник излучения 10 может быть выполнен, например, на основе кремниевого PIN фотодиода.
Установка элементов оптической системы и юстировка производятся следующим образом. Трубку 11 с объективом 2 вворачивают в трубку 12 с объективом 3. Световой пучок от излучателя 1, через объективы 2 и 3, направляют на удаленный экран и, плавно подкручивая трубку 11, добиваются одинакового диаметра светового пучка на выходе объектива 3 и на экране. После этого конструкция фиксируется стопорной гайкой 13 и устанавливается в корпус прибора.
Для удобства юстировки излучатель 1 может быть жестко связан с первым по ходу светового пучка объективом 2 телескопической системы.
Это достигается тем, что излучатель 1 устанавливается в трубке 14 и закрепляется винтами 16. Затем трубку 14 навинчивают на трубку 11 и фиксируют стопорной гайкой 15. В этом случае излучатель 1 и объектив 2 сразу оказываются установленными соосно, и, следовательно, не требуется их дополнительная юстировка.
Нож 9 и приемный объектив 8 устанавливают в своих посадочных местах корпуса устройства так, чтобы нож 9 находился в фокальной плоскости приемного объектива 8.
При включенном излучателе 1, нож 9 смещают перпендикулярно ходу светового пучка, чтобы он перекрывал примерно половину сечения светового пучка. Контроль осуществляют по сигналу с приемника излучения 10.
Затем в просмотровый объем между иллюминаторами 5 и 6 устанавливают котировочный стеклянный клин, отклоняющий световой пучок на небольшой угол (5′′-30′′).
Вращая трубку 12, добиваются такого положения объективов 2 и 3, при котором изменение сигнала при установке юстировочного клина максимально. После чего стопорной гайкой 13 фиксируют это положение. При этом в плоскости ножа 9 оказывается самый узкий участок каустики светового пучка.
Устройство работает следующим образом. Световой пучок от излучателя 1 проходит через телескопическую систему, состоящую из объективов 2 и 3, которые преобразует его в квазипараллельный световой пучок. Этот зондирующий пучок, пройдя через первую пентапризму 4, первый иллюминатор 5, исследуемый объем, второй иллюминатор 6, вторую пентапризму 7, попадает на приемный объектив 8, который фокусирует пучок в плоскости ножа 9, перекрывающего часть пучка, после чего он попадает на приемник излучения 10.
Когда в исследуемом объеме появляются прозрачные неоднородности, зондирующий световой пучок смещается в плоскости ножа 9, то есть изменяется засветка приемника излучения 10. Возникает полезный сигнал на выходе устройства, по величине и частотной спектральной характеристике которого судят о характере обнаруженной неоднородности.
С выхода приемника излучения 10 электрический сигнал поступает в средства обработки информации, где осуществляется накопление данных, а также их обработка, заключающаяся в цифровой фильтрации и вычислении спектральных характеристик.
Благодаря тому, что устройство дополнительно снабжено средствами плавного изменения расстояния между объективами 2 и 3 телескопической системы, стало возможным проводить точную юстировку оптической схемы, что обеспечивает увеличение чувствительности устройства.
Предлагаемое устройство прошло опытную проверку и показало увеличение чувствительности к прозрачным оптическим неоднородностям при такой юстировке изготовленного макета более чем в два раза.
Представленные чертежи и описание позволяют, используя существующие материалы и технологии, изготовить предлагаемое устройство промышленным способом и использовать его для обнаружения прозрачных неоднородностей среды, что характеризует полезную модель как промышленно применимую.