Оптический коррелометр

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 696457(51)М. Кл,с присоединением заявки РЙ 606 6 9/00 тееударстеенай кемнтет СССР аа демам нзееретеннй и Ртхрмтни(72) Авторы изобретения В. В, Дудукаленю, И. Л. Клюкач, Н. Н. Лысач, А. Л. Лукс и С. И. Мешков Куйбышевский государственный университет(54) ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛОМЕТР Изобретение относится к оптическимприборам, служащим для статистического анализа исследуемых материалов пофотографическим изображениям их структур,Известны оптические анализаторы сразличными видами ввода исследуемойфункции. Указанные анализаторы используются для выполнения спектрального икорреляционного анализа, что обусловлено тем, что ряд математических операций над входными величинами можетбыть выполнен с помол;ью простейшихоптических схем и механических устройств. В частности, известен корреляционный анализатор с фотооптическимвводом информации, т.е. использующийфотозапись сигналов - двумерный коррелометр. Этот анализатор содержит источник света, коллиматор, два транспаранта,интегрирующую собирающую линзу и фотоприемник 1.Однако в этом анализаторе функционально невозможно решить поставленную задачу без существенного усложнения при доработке.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является двумерный коррелометр, содержащий точечный источник света и расположенные на одной оптической оси коллиматор, первый и второй транспаранты, собирающую линзу, фотоприемник, выход которого соединен с блоком регистрации. Измерение функции корреляции двух записанных сигналов заключается в измерении тока фотоумножителя при относительных задержках сигналов. Задержка одного сигнала по отношению к другому осуществляется с помощью механического смещения записей. Для поиска коррелируемых участков записи используется независимое смешение обоих записей в неограниченных пределах с возможностью одновременногонаблюаения ирегистрации корреляционной функции в процессе поиска, Кинематическая схема коррелометра осуществляет равномерное возвратно696 45 7 3поступательное (колебательное) движение двух кареток с анализируемыми пленками навстречу друг другу, Измене. ние длины хода позволяет менять масш- таб корреляционной кривой на оси эадержек, также осуществляется перемещение пленок относительно кареток прн колебательном движении последних для ,"поиска коррепируемых участков записи, Прн этом обеспечивается подача напряжения на развертку электронного осциллографа дпя синхронизации движения луча на его экране с движеннем кареток 2,Однако этот коррепометр имеет сложную и нетехнологнчную механическую часть стйновки, состоящую иэ большого количества узлов, диапазон исследованнй более общих структур объектов ограничен.Решения некоторых задач теплопроводности, упругости, вязкости многофаз" ных твердых матернапов могут быть представлены в виде разложений по многоточечных моментам, но требуют их экспериментального определения, что можно осуществить, например, с помощьюоптико-структурного анализа. Заданиемноготочечных моментов можно понятькак обс зримое представление многообраэня случайных структур, при этом значения многоточечных моментов является наиболее полным н объективнымкритерием распознавання структуры материалов, Параллельный луч света про-, ходит через трн фотопластнны, которыеимеют идентичные йзображення структу-ры матернапов. Световой поток, регнстрируемый фотометром, пропорционален пло-. щадн прозрачной области на пластинах.При полном совмещении иэображенийструктуры на всех пластинах неоднородное по площади поглощение происходиттолько на первой пластине, В этом случае плошадь прозрачной области, отнесенная к площади сечення луча светасовпадает с отношением световых потоков для чернопрозрачных йпастнн н прэзрачных, причем отношение Равно концентрации прозрачных областей, Если перваяпластина закреплена, а вторая н третья : пластины смещаются в.ортогональных направлениях, то предполагая эргоднчностьструктуры, математическое ожнданнеможно вычислить осредненнем по площа.ди сечения луча света, Отношение свето вых потоков,регистрируемое фотометромпри различных комбинациях сдвигов пластин, измеряет функцию четырех перемен 4ных. Для пространственной изотропнойструктуры момент определяется взаимным расположением трех точек, поэтомуисследование одного плоского шлифа натрех фотопластинах достаточно для измерения момента как функции трех переменных, характеризующих взаимное расположение трех точек в любой плоскостипространства. Прн измерении чеърех 10 .точечных моментов необходимо использовать четыре фотопластины, не толькос идентичным иэображением, но и фотографии срезов по глубине на различных расстояниях, которые малы по срав 15 нению с характерными размерами неоднородной структуры. Для измерения мо.ментов И;го порядка не требуетсяНовых срезов. В зависимости от координат точек, в которых производится измеренне для просвечивания, составляетсяпакет из И -пластин. При исследовании смешанных моментов М -фаэнойсреди просвечиваются фотографии одно 25 .го шлифа с различными поглощающимиобластями, которые можно получить, используя спецнапьные способы травления,позволяющие иэ совокупности Й -фазвыделять для фотографирования. отдель 30ные фазы. Аналогия между световымпотоком и осреднением по площади, между поглощением света прн сдвиге фотопластин и произведением функций поглощения в различных точках позволяет. экспериментально исследовать более об 35щие структуры, чем указано выше,Бель изобретения - упрошение оптического аоррепометра.Это достигаЕтся тем, что в коррелометр введены третий транспарант, установленный между вторым транспарантомн собирающей линзой, два электромеха: ннческих привода линейных вэаимноортогональных перемещений, два электроме 45ханнческих привода вращательных перемещений .и трн рамки для установки соответствующих транспарантов. При этомпервая и третья рамки механически связавы с соответствующими электромеханическими приводами линейного н вращательного перемещений.На чертеже нзображен схематическиобщий внд предложенного оптическогокоррепометра прн количестве пластин,фотоизобРажений Равном тРем,Оптнческнй коррелометр содержитточечный источник 1 - лапму накаливания К 8-20, конденсатор 2, создающий параллельный пучок света, пакет иэО трех металлических разъемных рамок3-5, при этом в крайние рамки 3 и 4вставляются специальные кольца 6 с нарезанными зубьями по наружной цилиндрической поверхности, в которых установлены фотопластины 7 с изображениямигеометрических структур исследуемыхматериалов, их крепление в днище колец 6 осуществляется при помощи четырех прижимов 8, Средняя фотопластинаприкрепляется к металлической рамке 4специальной замазкой по контуру пластины. Расстояние между пластинами0,8-1,5 мм Перемещение рамки 3 ввертикальной плоскости осуществляетсячерез связанный с рамкой ползун 9 припомощи винта с мелкой метрическойрезьбой 10, редуктора 11, реверсивногоэлектродвигателя 12 или вручнуюцри помощи микровинта 13. Привод рамки 3 закрепляется в трех стойках 14,содержащих подшипниковые узлы. Перемещение рамки 5 с зубчатым кольцом 6,содержащим фотопластины с изображением структуры материалов 7, осуществляется через редуктор 15 винт 16 и гайку 17 от электродвигателя 19 иливручную при помощи:микровинта 18.,Привод рамки 5 закрепляется в трехстойках 20, содержащих подшипниковыеЗОузлы. Вращение зубчатых колец 6 осуществляется при помощи шестерни 21,редуктора 22 от реверсивного электродвигателя 23 или вручную при помощиручки 24. Аналогичный привод 2-го зуб 35чатого кольца рамки 3 на схеме условно не показан. Электродвигатели 12 и19 с .соответствующими элементами обазуют линейные приводы, а двигатель;23 - вращательный. Перемещение рамок3 и 4 относительно неподвижных планок 25, прикрепленных к средней пластине 4, осуществляется при помощи ролико- или щарикоподшипников 26, обес-.йпечиваюших необходимую плавность перемещений. После пакета металлических рамок 3-5 с их приводами расположены линза 27, фотоэлемент 28 и блокрегистрации 29 (потенциометр ПЙСЦ.: Увеличение количества пластин в пакетедостигается за счет дополнительныхвставочных колец с фото пластинами, устанавливаемых в зубчатые кольца 6пластин 3-5. Установка полуавтоматического типа. автоматически записываетдвухточечную корреляционную функциюна самописце при смешении одной изтрех пластин. Ус тановка "Оптический коррелометр" решает проблему эффективного исследования структуры материалов на основе расчета ихфизических параметров по данчым измерений трехточечных моментов.Предложенная установка может быть создана в обычных лабораторных условиях. Быстродействие и увеличение объема информации о структуре исследуемых материалов достигается использованием принципов геометрической опгтики и механических перемещений, позволяющих анализировать структуру по двум координатам и выполнять быстро и экономично такие операции как дву-мерные свертки, осреднение по ансамблю, суммирование и вычитание площадей. Использование же электронных устройств, например, электронного микроскопа и аналоговых вычислительных устройств приводит к одномерному объему информации, к развертке структуры во времени электронным лучом и последующей обработке сигнала на ЗВМ, что значительно усложняет установку, делает ее громоздкой, дорогостоящей в случае измерения двухточечных корреляционных функций и из-аа ограниченного объема памяти на ЭВМ не позволяет измерять многоточечные моменты. Оптический коррелометр позволяет исключить промежуточную операцию - обработку сигнала и перейти к непосредственным расчетам физических параметров материалов по измерениям трехточечных моментов.Формула изобретенияОптический коррелометр, содержащий точечный источник света и расположенные на одной оптической оси коллиматор, первый и второй транспаранты, собирающую линзу, фотоприемник, выход которого соединен с блоком регистрации, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что с целью упрощения коррелометра, в него введены третий транспарант, установленный между вторым транспарантом и собирающей линзой, два электромеханических привода линейных взаимно ортогональных перемещений, два электромеханических привода врашательньгх перемещеиий и три рамки для установки соответствующих транспарантов, при этом первая и третья рамки механически свя81. Жовинский В. Н., Арховский В. Ф.рреляционные устройства, М., "Энеря, 1974, с. 168-170.2. Зверев В. А., Орлов Е.,ф. Коррес Б ляционный анализатор записей процессовОКА", ж. ПТЭ, 1960, Ис 1, с, 50-.57. Ф У6 с 647 заны с соответствующими электромеханическими приводами линейного и вра- Ко шательного перемешений.ги Составитель В, Жовинскийедактор А, Виноградов Техред М. Келемещ Корректор Н. Горват Тираж 780 Государственного елам изобретений осква, Ж-ЗБ, Ра 6 76 8/49ЫНИ 035 илиад ППП "Патентф, г. род, ул, Проектная Источники информации,принятые во внимание при экспертизеПодписнокомитета СССРи открытийущская наб., д, 4