УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ВОДНОЙ СРЕДЫ

Полезная модель относится к теневым оптическим приборам и может быть использована для обнаружения оптических неоднородностей водной среды.
Наиболее близким к предлагаемому и выбранным в качестве прототипа является прибор, построенный по схеме [1], содержащий источник света, находящийся в фокальной плоскости первого объектива, второй объектив, выполняющий роль конденсора, нож Фуко, третий объектив, приемник света, выполненный в виде фотопластинки, матового стекла или фотоэлектронного умножителя. Недостатком таких приборов является низкая разрешающая способность относительно мелкомасштабных неоднородностей в исследуемом образце.
Задачей полезной модели является повышение разрешающей способности устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройство для обнаружения оптических неоднородностей волной среды содержащее последовательно расположенные источник света, первый объектив, конденсор, нож Фуко, второй объектив, фотоприемник, введена расположенная между вторым объективом и фотоприемником узкощелевая диафрагма, щель которой расположена перпендикулярно относительно плоскости ножа Фуко, при этом исследуемый образец располагается между первым объективом и конденсором.
Ширина щели узкощелевой диафрагмы составляет от 0.05 мм до 1 мм.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг.1 - оптическая схема устройства,
фиг.2 - чертеж конструкции устройства.
На чертежах обозначено:
1 - источник света;
2, 3, 4, 5 - линзы первого объектива;
6 - светофильтр;
7 - крепежное кольцо;
8 - корпус излучающей части;
9 - защитное окно;
10, 11 - зеркала;
12 - защитное окно;
13 - корпус приемной части;
14 - крепежное кольцо;
15 - светофильтр;
16, 17, 18, 19 - линзы конденсора;
20 - регулировочное кольцо;
21 - диафрагма;
22 - нож Фуко;
23 - корпус второго объектива;
24 - диафрагма;
25 - регулировочное кольцо;
26, 27, 28, 29 - линзы второго объектива;
30 - узкощелевая диафрагма;
31 - светофильтр;
32 - крепежное кольцо;
33 - фотоприемник;
34 - корпус;
35 - блок электронных устройств;
36, 37 - соединительные провода;
38 - электрический разъем;
39 - первый объектив;
40 - конденсор;
41 - второй объектив;
42 - исследуемый образец.
В устройстве для обнаружения оптических неоднородностей водной среды последовательно расположении источник 1 света, первый объектив 39, конденсор 40, нож 22 Фуко, второй объектив 41, фотоприемник 33, а также расположенную между вторым объективом 41 и фотоприемником 33 узкощелевую диафрагму 30, щель которой расположена перпендикулярно относительно плоскости ножа 22 Фуко, при этом исследуемый образец 42 располагается между первым объективом 39 и конденсором 40.
В качестве фотоприемника 33 может использоваться фотоэлектронный умножитель. Блок 35 электронных устройств осуществляет управление источником 1 света (включение и выключение) и обработку сигналов, получаемых от фотоприемника 33. Обработка заключается в усилении, фильтрации, преобразовании в цифровую форму, цифровой фильтрации, сравнении с заданным порогом. Кроме этого может осуществляться сравнение с ранее полученными данными с целью выявления изменении в распределении неоднородностей в исследуемой среде. Блок 35 электронных устройств содержит блоки усилителей, фильтры, аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор, осуществляющий цифровую фильтрацию, компараторы, а также может содержать запоминающие устройства, предназначенные для хранения результатов измерений с целью сравнения предыдущих и последующих измерений, и устройства сопряжения, служащие для обеспечения передачи результатов измерений в различные
вычислительные устройства для дальнейшей вторичной обработки и документирования.
Источник 1 света закреплен на корпусе 34. К корпусу 34 также прикреплены корпус 8 излучающий части и корпус 13 приемной части. В корпусе 8 изучающей части находится первый объектив 39, состоящий из линз 2, 3, 4 и 5, которые зафиксированы при помощи крепежного кольца 7. Зеркало 10 изменяет направления распространения света на 90°, направляя свет через защитные окна 9 и 12 на зеркало 11, которое также изменяет направления распространения света на 90°, направляя свет через светофильтр 15, конденсор 40, диафрагму 21, нож 22 Фуко, диафрагму 24, второй объектив 41, узкощелевую диафрагму 30 в фотоприемник 33. Использование двух зеркал 10 и 11 позволяет уменьшить габариты устройства. Защитные окна 9 и 12 выполнены герметичными и обеспечивают защиту оптической системы от воздействия водной среды. Конденсор 40 состоит из линз 16, 17, 18, 19 и зафиксирован крепежным кольцом 14. В корпус 13 приемной части ввинчивается регулировочное кольцо 20, на которое навинчивается корпус 23 второго объектива, что позволяет регулировать расстояние между конденсором 40 и системой, состоящей из диафрагмы 21, ножа 22 Фуко, диафрагмы 24, второго объектива 41, узкощелевой диафрагмы. К корпусу 23 второго объектива крепится диафрагма 21 и нож 22 Фуко. Также в корпус 23 второго объектива ввинчивается диафрагма 24. Линзы 26, 27, 28, 29 второго объектива 41 находятся внутри регулировочного кольца 25, которое ввинчивается в корпус 23 второго объектива. Регулировка числа оборотов, на которое регулировочное кольцо 25 ввинчивается в корпус 23 второго объектива позволяет изменять расстояние межу вторым объективом 41 и системой, состоящей из диафрагмы 21, ножа 22 Фуко и диафрагмы 24. Линзы 26, 27, 28, 29 второго объектива 41 крепятся при помощи ввинчиваемой в корпус 23 второго объектива узкощелевой диафрагмы 30,
к которой при помощи крепежного кольца 32 крепится светофильтр 31, выполненный в виде матового стекла.
Фотоприемник 33 закреплен на корпусе 34. Источник 1 света и фотоприемник 33 соединены с блоком 35 электронных устройств соединительными проводами соответственно 36 и 37. Блок 35 электронных устройств расположен внутри корпуса 34, а внешние соединения блока 35 выведены через электрический разъем 38, который является герметичным.
Корпус 8 излучающей части и корпус 13 приемной части имеют обтекаемую форму, что позволяет производить измерения в движущейся жидкой среде не создавая возмущений этой среды.
Устройство работает следующим образом. Первый объектив 39 формирует плоскопараллельный пучок, который проходит через исследуемый образец 42, в качестве которого может быть например водная среда. Конденсор 40 фокусирует пучок света в плоскости ножа 22 Фуко, который закрывает изображение источника 1 света. В случае наличия в исследуемом образце 42 неоднородностей (областей с отличающимся показателем преломления от показателя преломления образца) свет отклоняется, что позволяет ему пройти за нож 22 Фуко. Далее прошедший за нож 22 Фуко свет фокусируется вторым объективом 41 на фотоприемнике 33, который формирует сигнал, обрабатываемый в блоке 35 электронных устройств. Если принятый сигнал превышает заданным порог, то принимается решение об обнаружении оптической неоднородности водной среды. В случае наличия в исследуемом образце 42 нескольких неоднородностей после ножа 22 Фуко образуется несколько пучков света, которые накладываются друг на друга, что дает суммарный сигнал, который может трактоваться как сигнал, обусловленный одной неоднородностью. Узкощелевая диафрагма 30, расположенная перпендикулярно плоскости ножа 22 Фуко позволяет попустить пучок света только от одной неоднородности и исключить наложение.
Таким образом, технический результат заключается в повышении разрешающей способности устройства. Представленные чертежи и описание позволяют, используя существующие материалы и технологии, изготовить предлагаемое устройство промышленным способом и использовать его для обнаружения оптических неоднородностей водной среды, что характеризует полезную модель как промышленно применимую.
Источники информации
[1] Шишловский А.А. Прикладная химия. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1969, С.479. (прототип).