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 для дистанционного измерения концентрации и контроля состояния газообразных и жидких сред, содержащих нримеси.
Известно устройство для оиределения 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 расщирительная линза, диффузор, плоский фазовый объект, линза преобразования Фурье и пространственньпТ 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.
Известно также 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 № 1729229, кл. G 03 Н 1 / 16, 1984).
GOl Н 1 / 14
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, светооптическую систему, включающую светоделитель пучка электромагнитного излучения, контролируемый образец, а также светоотражающее зеркало, приемники сигналов когерентного излучения, канал считывания обработанных сигналов и дополнительный источник излучения, выполненный в виде лазера непрерывного зондирования, оптическая ось которого через систему светоотражающих зеркал связана с контролируемым образцом и каналом считывания обработанных сигналов (см., например, описание полезной модели РФ № 0009304, кл, G 03 Н I / 16, 1999),
К недостатку данного устройства можно отнести мгновенное определение состояния контролируемой среды, которое может существенно изменяться во времени.
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 связанным с каналом считывания обработанных сигналов многоканальным анализатором коротких аналоговых импульсов, первый оптический вход которого через первый приемник сигналов когерентного излучения и светооптическую систему связан с импульсным источником когерентного излучения, а второй оптический вход через второй приемник сигналов когерентного излучения и светооптическую систему связан с дополнительным источником излучения, при этом импульсный источник когерентного излучения через дополнительно введенный приемник сигналов когерентного излучения и усилитель пиковых импульсов присоединен к каналу считывания обработанных сигналов.
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 решение соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели.
Других известных технических рещений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.
На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.
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 инфра-красного излучения, формирующего импульсные пространственные фильтры и зондирующий светоделительную пластину 2, снабженный блоком управления и модулятором когерентного излучения, подключенными к импульсному источнику когерентного излучения (не показаны), контролируемый образец (не показан), телескоп 3 Кассегрена для уменьшения расхождения ИК-лазерного пучка, светооптическую систему, включающую светоделительную пластину 4 для разделения инфракрасного лазерного излучения на два луча, отражатель 5, параболическое зеркало 6 и приемники сигналов когерентного излучения 7 и 8, выполненные в виде фотоприемников.
Устройство снабжено дополнительным импульсным источником 9 излучения, выполненный в виде лазера непрерывного зондирования, оптическая ось которого через модулятор 10 управления фазой когерентного излучения и светооптическую
систему 11 связана с контролируемым образцом(не показан) и приемником 12 сигналов когерентного излучения.
В электрический контур обработки информации входят приемники 7,8 и 12 сигналов когерентного излучения, многоканальный анализатор 13 коротких аналоговых импульсов, усилитель пиковых импульсов 14 и канал 15 считывания обработанных сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных блока сравнения (не показан), аналого-цифрового преобразователя 16 и персональной ЭВМ 17.
Кроме этого, первый оптический вход многоканального анализатора 13 коротких аналоговых импульсов через приемник 7 сигналов когерентного излучения и светооптическую систему 4-5-6 связан с импульсным источником 1 когерентного излучения, а второй оптический вход через приемник 8 сигналов когерентного излучения и светооптическую систему 11 связан с дополнительным импульсным источником 9 когерентного излучения, при этом импульсный источник 1 когерентного излучения через приемник 12 сигналов когерентного излучения и усилитель 14 пиковых импульсов присоединен к каналу 15 считывания обработанных сигналов.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Исследуемый фазовый контролируемый образец (не показан) помещается перед источником 1 когерентного излучения, импульсы которого зондируют фазовые структуры и которое посредством светоделительного зеркала 4 разделяется на два пуча, первый из которых через светооптическую систему 4-5-6 подается в приемник 7 сигналов когерентного излучения, где преобразуется в пропорциональный электрический сигнал, и через усилитель 14 пиковых импульсов поступает в канал 15 считывания обработанных сигналов, а второй луч также через светооптическую систему 4-5-6 подается в приемник 8 сигналов когерентного излучения, преобразуется в соответствующий пропорциональный электрический сигнал и через многоканальv Ao.;./
4
ный анализатор 13 коротких аналоговых импульсов также поступает в канал 15 считывания обработанных сигналов.
Наряду с этим излучение от дополнительного импульсного источника 9 через отражающее зеркало светоотражающей системы 11 также направляется на контролируемый образец, где посредством подачи управляющего сигнала на пьезокерамический элемент модулятора 10 управления фазой когерентного опорного пучка образуется волновое поле в диапазоне от - л / 2 до 4- тг /2, рассеянное на фазовой структуре, индуцирующее в контролируемом образце пространственные динамические фильтры, осуществляя преобразование дифрагированного на пространственных динамических фильтрах оптического когерентного излучения в электрический сигнал, который далее преобразуется в пропорциональный электрический сигнал в приемнике 12 сигналов, поступающий через многоканальный анализатор коротких аналоговых импульсов в канал считывания обработанных сигналов, в котором электрический сигнал преобразуется в цифровой код и накапливается с подавлением сигналов когерентного шума.
В результате интерференции указанных когерентных пучков с фазой О и фазой л: / 2 в нестационарных микрообъектах контролируемого образца индуцируются пространственные фильтры, смещенные при каждом последующем импульсе на я / 2.
Непрерывное когерентное излучение дифрагирует на динамических пространственных фильтрах и когерентно складывается с сигналами опорного когерентного пучка от импульсного источника 1 инфракрасного излучения.
Перераспределение потоков обрабатываемой информации между оптическим и электрическим контурами обработки информации позволит повысить чувствительность 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.