Устройство для визуализации сечений неоднородностей

(57) И я к прибо ам длодно ких неодредах. Для и свет вели ы ск полне енного сг оси сочения фок возвада СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ ные записки ЦАГИ,с. 42-49СТРОЙСТВО ДПЯ ВИЗНЕОДНОРОДНОСТЕЙзобретение относия изучения оптичетей в прозрачныхения быстродействнирующая системаеркала 3, установлтью поворота вокрей с линией перес,801269076 А 1 ных плоскостей цилиндрической линзы2 и объектива 4. При повороте зеркала3 в пределах апертуры объектива 4световая плоскость смещается беэ наклона и поэтому может быть установлена в любом сечении неоднородности,После объектива плоский световой пучок проходит через репер,5 в виде узла трех нитей 6, образуя три реперныетени на светящемся сечении неоднородностей. Информация, содержащаяся визображении визуализируемого сечения,дает возможность определить масштабнеоднородности в сечении и координату сечения. Благодаря плоскому зеркалу 7 световой пучок проходит черезвизуализируемое сечение дважды. Вописании приведено соотношение, изкоторого определяется расстояние, накоторое удалены одна от другой параллельные нити репера. 1 ил1Изобретение относится к приборамдля изучения оптических неоцнородностей в прозрачных средах (газовых течениях, тепловых потоках, процессахгорения и т.д.),Цель изобретения - увеличениебыстродействия и светосилы,На чертеже изображена принципиальная оптическая схема устройства.Устройство содержит лазерный источник 1 света, цилиндрическую линзу2, вращающееся зеркало 3, линзовыйобъектив 4, репер 5, выполненный ввиде узла трех нитей 6, плоское зеркало 7 и фоторегистратор 8. Приэтом софокусные цилиндрическая линза 2 и объектив 4 образуют системуформирования плоского светового пучка, которая вместе с источником 1входит в осветительную систему.Зеркало 3 выполняет роль сканирующей системы. Ось его поворота лежит в плоскости зеркала и в фокальныхплоскостях цилиндрической линзы 2и объектива 4.Образующая цилиндрической поверхности линзы 2 перпендикулярна оси, вращения зеркала 3. Нити 6 репера 5расположены Е-образно, причем параллельные нити также ортогональны указанной оси вращения и удалены другот друга на расстояние 1, определяемое из соотношениягде О, " - апертура осветительной системы;О - максимальный размер исследуемого объекта.Наклонная нить ориентирована под углом 1=45 к параллельным и пересекает оптическую ось объектива 4 в своей средней точке. Репер 5 ориентирован по нормали к этой оптич.ескойоси.Отражающая поверхность зеркала 7также перпендикулярна оптической оси объектива 4 и ориентирована навстречу зондирующему пучку.Устройство работает следунщим образом.Цилиндрическая линза 2 в комбинации с объективом 4 формирует из узкого лазерного пучка света плоский световой пучок, коллимированный по ширине и направленный параллельно оптической .оси объектива 4. Плоскость.светового пучка составляет с верти 269076 2калью угол, дополняющий до 90угол, составляемый с вертикальюобразующей цилиндрической поверхности линзы 2, При повороте зеркала 3 в пределах апертуры объектива4 световая плоскость смещается беэнаклона вдоль нормали к ней и такимобразом может быть установлена в любом сечении неоднородности. Плоскийсветовой пучок, сформированный осветительной системой, последователь-но проходит узел 5 трех нитей 6, исследуемую неоднородность, отражаетсяот зеркала 7 и еще раз проходит через исследуемую неоднородность. Светящееся рассеянным светом сечениенеоднородности фотографируется фоторегистратором 8.Совмещение оси вращения зеркала3 с плоскостью этого зеркала и с фокальной плоскостью объектива 4 автоматически обеспечивает параллельноесмещение световой плоскости при вращении зеркала 3. Совмещение фокальных 25 плоскостей цилиндрической линзы 2и объектива 4 обеспечивает коллимирование плоского светового пучка поширине. Пересечение плоским коллимированным по ширине световым пучкомнитей 6 приводит к образованию трехреперных теней в виде прямых параллельных линий на светящемся сечениинеоднородности, Расстояние междудвумя крайними линиями в сечении 35неоднородности, равное расстоянию1 между двумя параллельными нитямив узле 5 трех нитей 6, одинаково длявсех визуалиэированных сечений, арасстояние между одной из крайнихлиний, например, верхней и среднейлинией зависит от координаты визуализируемого сечения. Масштаб неоднородности М на фотоматериале и координата Х сечения вдоль нормали к световой плоскости равны:рМ= -1 У 1Х=Х, + - , -со сгде 1 и У - расстояния на фотоматериале соответственно между крайними реперными линиями и между верхней и средней реперными 55 линиями;Х, - координата точки пересечения верхней и среднейнитей;1269 076 Формула изобретения Составитель В. Кравченко Редактор Н. Егорова Техред Л.Олейник Корректор Е, СирохманЗаказ 6031/48 Тираж 501 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3о 1 - уголмежду верхней исредней нитями.Выбор величины угла й обусловлен тем, что, с одной стороны, погрешность определения координаты Х обрат-но пропорциональна величине угла б и по этой причине угол с( должен быть по возможности больше, а, с другой стороны, тень от наклонной нити должна быть на всех визуализируемых се О чениях между тенями от параллельных нитей, что препятствует увеличению угла с( при фиксированном расстояниимежду параллельными нитями, выбираемом в соответствии с максимальным 5 размером исследуемого объекта. Оптимальным является угол 5=45 .Таким образом, использование репера 5 позволяет определять масштаб неоднородности в сечении и координату 20 сечения непосредственно из информа ции, содержащейся в изображении визуализируемого сечения.Через каждую точку визуалиэируемого сечения свет проходит, частично 25 рассеиваясь, дважды - до падения на плоское зеркало 7 и после отражения от него. За счет этого примерно. в два раза увеличивается светосила устройства, 10 Устройство для визуализации сечений неоднородностей, содержащее осве 35 тительную систему, включающую источник света и систему формированияплоского светового пучка из цилиндрической линзы и объектива, фокусы которых совмещены, а также сканирующуюсистему и фоторегистратор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюувеличения быстродействия и светосилы, в него введены репер, выполненный в виде узла трех нитей, расположенных 2-образно, причем параллельные нити удалены одна от другой нарасстояние 1, определяемое из соотношения О1 Мов,где О - апертура осветительной системы;0 - максимальный размер исследуемого объекта,а наклонная нить ориентирована подуглом 45 к параллельным и пересекает оптическую ось объектива в своейсредней точке, и плоское зеркало,установленные последовательно за объективом и ориентированные по нормалик его оптической оси, а сканирующаясистема выполнена в виде зеркала,установленного с возможностью поворота вокруг оси, совпадающей с линией пересечения фокальных плоскостейцилиндрической линзы и объектива иплоскости этого зеркала, причем осьвращения зеркала ортогональна образующим цилиндрической линзы и параллельным нитям репера.