Поляриметр

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсинхСоцналнстнческнхРеспублнк(5 )М. Кл, ( 01 3 4/04 ( 01 1 1/24Ввудврятяеаыя кяавтет СССР до двдяв кзябретенкв в еткрытнй(72) Авторы изобретения Н. М. Дричко, М. В. Лейкин, А. А, Парфентьев и Н. М. Угрюмова 7) Заявите 54) ПОЛЯРИМЕТР ру Изобретение относится к оптическомуприборостроению, а более к(жкретно - кполяриметрическим приборам для исследования напряжений в моделях и прозрачных обьектах.%Известны поляриметры, преднаэначетные для измерения азимута главных направлений и разности хода, состоящие изосветительной час тн, содержащей источник монохроматического излучения и циркулярный поляризатор, и регистрирующейчасти, содержащей устройство вращенияплоскости поляризации, фотоприемное устройство и фаэометр.Оптические каналы измерения разности хода и азимута главных направленийсовмещены. Электронные каналы раэделяются после фотоприемного устройства. фаза переменного сигнала. несет информацию об азимуте главных направлений,амплитуда - о разности хода 11.Недостатком этого устройства является малый диапазон измерений разностихода,Наиболее близким к изобретению является поляриметр, выполненный нэ осветительной части, содержащей поляризатор ирегистрирующей части, включающей устройство вращения плоскости поляризации,блок регистрации разности хода и блокрегистрации азимута главных направлений,содержащий фотоприемное устройство ифаэометр 123.Недостатком данного поляриметра является сложность конструкции, обусловленнаяналичием вращающегося с большой скоростью вада, имеющего значительную длину,и удаление от оси прибора. Кроме усложнения конструкции кинематическая связьмежду .осветительной и регистрирующейчастями делает практически невозможнойустановку между ними нагрузочного устройства, т.е. проведение измерений в процессе загружения объекта,Цель изобретения - упрощение консткции поляриметра.Указанная цельдостигается тем, чтов поляриметре, выполненном иэ освети145 тельной части, содержащей поляризатори регистрирующей части, включающей устройство вращения плоскост;1 поляризации,блок регистрации разности хода и блокрегистрации азимута главных направлений,содержащий фотоприемное устройство и фазометр, поляризатор выполнен ахроматическим циркулярным, в в блоке измеренияглавных направлений установлены дополнительно светоделитель, фотоприемное,0устройство, два светофильтра для разныхобластей спектра, расположенные междусветодедитедем и фотоприемными устройствами, удвоители частоты, входы которых связаны с выходами фотоприемныхустройств, и сумматор сигналов, входыкоторого связаны с выходами удвоителей частоты, выход - с входом фвэометрв,С целью повышения точности измерений, устройство вращения плоскости поляризации выполнено в виде вращающейсяахроматической полуволновой пластины ирасположенного за ней неподвижного поляризатора. 25Нв чертеже приведена принципиальнаясхема подяриметра.Осветительная часть поляриметра содержит источник света 1 сплошного илилинейчатого спектра и циркулярный ахроматический поляризатор 2. Регистрирукщая часть прибора, расположенная за исследуемым обьектом 3, включает четвертьводновую пластину 4 установленнуюв центральной части пучка, устройствовращения плоскости поляризации 5, представляющее собой, например, вращвемуюдвигателем 6 полувадновую ахроматическую пластину Я/2) и расположенный заней неподвижный поляризатор, светоде 40литель 7, блок 8 измерения разности хода и блок измерения азимута главных направлений, в состав которого входят элементы 9-18. Светоделитель 9 делит пучок .на две части, которые проходят че 45рез светофильтры 10 и 11, выделяющиеразные участки спектра, и воспринимаются фотоприемными устройствами 12 и 13,состоящими их фотоприемника и усилителя. Выходы фотоприемных устройств связаны с входами удвоителей частоты 14 и15, каждый из которых выполнен, например, в виде перемножителяс обьединенными входами. Входы удвоителей частотыподключены к входу сумматора 16 сигналов. Выход сумматора 16 сигналов. соединен с одним из входов фвзометра 17. Надругой вход фвзометра 17 подается опорный сигнал. Напряжение, пропорционадь-,4ное разности фаз между опорным и рабочим сигналами, передается на исполнительное устройство 18, устанавливающеепластинку 4 главными направлениями подоуглом 45 к главным направлениям модели.Поляриметр работает следующим образом,Исследуемый обьект 3 освещаетсякругдоподяризоввнным светом в областиспектра, включающей рабочие длины волнЛ и Л, выделяемые светофильтрами10 и 11Состояние поляризации послепрохождения исследуемой области обьекта ддя длин волн Л и Лописываетсяэллиптическими колебаниями с разнойэллиптичностью и одинаковым азимутомполуосей, отличающимся от азимутаглавных направлений на 45 о. Эти колебания отображаются нв сфере пуанкаре точками, лежащими нв общем меридиане, Оптический канал регистрирующей части поляриметра разделен светоделителем 7 нвцентральную и периферическую части.Устройство вращения плоскости поляризации 5 моделирует световой поток периферической части так, что переменнаясоставляющая сигнала нв выходе фотоприемников 12 и 13 имеет вид2 МА= К 5(И . 5 Ж 2(ИС- М )Х 4 1где К - коэффициент пропорциональности;Д - разность хода исследуемогоучастка объекта .для А,- азимут главных направленийобьектв;ь) - круговая частота вращенияэлемента 5.В зависимости от выбранных значенийХ 1 и А 2 и разности хода обьекта фазысигналов фотоприемников 12 и 13 могутлибо совпадать, либо различаться на180 о. В обоих случаях фаза сигнала определяет азимут одного из главных направлений, Совпадение фаз сигналов наблюдается, если точки нв сфере Цуанкаре,отображающие состояние поляризации длядлин волн Л и Л 2, характеризуютсядолготой одного знака. Если знак их долготы различен, фазы сигналов фотоприемных устройств 12 и 13 различаются на180, Ддя обеспечения определения ази 0мута одного из главных направлений прилюбом значении разности хода сигналысуммируются. Однако предварительно ихчастоты удваиваются. Удвоители частоты,которые в описываемом примере выполнены в виде перемножителей с обьединен5 81ными входами, преобразуют сигналы так,что на входе сумматора сигналы всегдасовпадают по фазе, Суммарный сигнал подается на один из входов фазометра, измеряемого сдвиг его фазы по орошениюк описываемому сигналу той же частоты.Измеренная разность фаэ равна азимутуодного из главных направлений обьектав исследуемой точке,После определения азимута главныхнаправлений на исполнительное устройство 18 подается сигнал, вызывающий новорот четвертьволновой пластинки 4 доположения, при котором ее главные направления образуют угол 45 с главнымионаправлениями объекта. Световой поток,прошедщий центральную часть оптического канала, попадает в блок 8 измерения,осуществляющий измерение алгебраического значения разности хода. Знак разности хода позволяет определить азимуткоторого из двух главных направленийизмерен фазометром 17,Выполнение устройства вращения плоскости поляризации в вийе ахроматической полуволновой пластины, врашаемойдвигателем, и расположенного за ней неподвижного линейного поляризатора позволяет стабилизировать положение плоскости поляризации относительно светоделителей и тем самым повысить точностьизмереннй в тех случаях, когда установка светоделителя вносит дополнительныепогрешности.Предлагаемое устройство по сравнению с известными попяриметрамн, предназначенными для измерения азимутаглавных направлений, знака разности хода и ее значения, включающего целоечисло длин волн и дробную часть, имеетболее простую конструкцню, Благодаряизмерению азимута главных направленийодновременно в двух разных участкахспектра при освещения обьекта круглополярнзованным светом исключена кинематическая илн электромеханическая связьмежду осветительной и регистрируюшейчастями, отпала необходимость во вращающемся с большой скоростью вале, имеющем значительную длину н удаление отоси прибора, щаи в сельсинах с редукторами и реверсивными двигателями. Осветительная и регистрирующая части прибора не связаны друг с другом, между ни-,3148 6 ми может быть установлено загрузочное устройство, благодаря чему возможно измерение напряжений не только в срезах замороженных" моделей, но и в ре- З альных объектах непосредственно в процессе нагружения. Оптические элементы осветительной и регистрирующей частей не нуждаются не только в синхронизации при вращении, но и не требуют взаимной1 О ориентации. Помимо упрощения конструкции облегчается эксплуатация прибора и повышается его надежность.1 формула изобретения1. Полярнметр, выполненный из осветительной части, содержащей поляризатор,и регистрирующей части, включающей уст 20 ройство вращения плоскости поляризация,блок регйстрации разностн хода и блокрегистрации азимута главных направлений,содержащий фотоприемное устройство ифазометр, о т л и ч а ю щ и й с я тем,25 что, с целью упрощения 1 сонбфукднн, поляризатор выполнен ахроматическим циркулярным, а в блоке измерения. главныхнаправлений установлены допоцнительносветоделитель, фотоприемное устройство,30 два светофильтра для разных областейспектра, располсокенные между светоделителем н. фотоприемнымн устройствами,удвоители частоты, входы которых связаны с выходами фотоприемных устройств,и сумматор сигналов, входы кбторогосвязаны с выходами удвоителей частоты,выход - с входом фазометрв.2. Поляриметр по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения0 точности измерений, устройство вращенияплоскости полярнзацнн.выполнено в видевращающейся ахроматической полувопновой пластины и расположенного за ней неподвижного полярнэатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Чудаков В. С. Исследование наведенного двулучепреломления нри вращающемся нолярнзационном элементе фПри 50боры и техника эксперимента 1977,Ж 1, с. 210-212.2. Бюллетень 106, фирмы фРИоСОИ"М 16 нсОРег 1 щемта( месИ., 1976,с. 221.