SU1500920A1

SU1500920A1 - Устройство дл измерени коэффициента зеркального отражени

Info

Publication number: SU1500920A1
Application number: SU874192214A
Authority: SU
Inventors: Сергей Анатольевич Воробьев; Александр Александрович Груздев; Сергей Васильевич Печенкин; Марк Давидович Стерин
Original assignee: Предприятие П/Я А-1705
Priority date: 1987-02-11
Filing date: 1987-02-11
Publication date: 1989-08-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени коэффициента зеркального отражени оптических поверхностей абсолютным методом без использовани эталона сравнени . Целью изобретени вл етс повышение быстродействи измерений. Дл этого в устройство дл измерени коэффициента зеркального отражени , содержащее источник излучени , оптический канал, содержащий последовательно расположенные по ходу излучени диафрагму, оптическую систему, поворотный зеркальный отражатель, выполненный с возможностью переключени между двум крайними положени ми, фокусирующую линзу и фотоприемник, введен дополнительный оптический канал, содержащий последовательно расположенные по ходу излучени дополнительную диафрагму, оптическую систему, общую дл обоих каналов, неподвижный зеркальный отражатель, отражающа поверхность которого расположена в одной плоскости с отражающей поверхностью поворотного зеркального отражател в одном из его крайних положений, дополнительную фокусирующую линзу, дополнительный фотоприемник и делитель электрических сигналов, подключенный к выходам фотоприемников, причем один из фотоприемников выполнен с возможностью регулировки коэффициента передачи. Устройство позвол ет повысить быстродействие измерений за счет одновременного измерени сигналов, пропорциональных падающему на образец и отраженному от образца излучени . При этом исключаетс погрешность, обусловленна нестабильностью источника излучени . 1 ил.

Description

1

(21)4192214/24-25

(22)11.02.87

(46) 15.08.89. Бкш. № 30

(72) С.А.Воробьев, А.А.Груздев,

С.В.Печенкин и М.Д.Стерин

(53)535.242(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 411356, кл. G 01 N 21/55, 1971.

Авторское свидетельство СССР j№ 723390, кле G 01 J 1/04, 1978.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ

(57)Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени коэффициента зеркального отражени оптических поверхностей абсолютным методом без использовани эталона сравнени . Целью изобретени вл етс повьшение быстродействи измерений. Дл этого в устройство дл измерени коэффициента зеркального отражени , содержащее источник излучени , оптический канал, содержащий последовательно расположенные по ходу излучени диафрагму , оптическую систему, поворотный зеркальный отражатель, вьтолненный с возможностью переключени между двум крайними положени ми, фокусирук)щую линзу и фотоприемник, введен дополнительный оптический канал , содержащий последовательно расположенные по ходу излучени дополнительную диафрагму, оптическую систему , общую дл обоих каналов, неподвижный зеркальный отражатель, отражающа поверхность которого расположена в одной плоскости с отражающей поверхностью поворотного зеркального отражател в одном из его крайних положений, дополнительную фокусирующую линзу, дополнительный фотоприемник и делитель электрических СИ1- налов, подключенный к выходам фото- приемников, причем один из фотоприемников выполнен с возможностью регулировки коэффициента передачи. Устройство позвол ет повысить быстродействие измерений за счет одновременного измерени сигналов, пропорциональных падающему на образец и отраженному от образца излучению. При этом исключаетс погрешность, обусловленна нестабильностью источника излучени . 1 ил.

сл

со

IsD

Изобретение относитс к измерительной технике, а точнее к фотометрическим устройствам, и может быть использовано дл измерени коэффициента отражени зеркальных поверхностей абсолютным методом без использовани эталона-сравнени .

Целью изобретени вл етс повь1 шение быстродействи измерений.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из источника 1, основной и дополнительной диафрагм 2 и 3, оптической системы 4, поворотного и неподвижного зеркальных отражателей 5 и 6, основной и дополнительной фокусирующих линз 7 и 8, основного и дополнительного фотоэлектрнческих приемников 9 и 10, устройства 11 делени . Измер емый образец обозначен на чертеже позицией 12,

Угол падени осевого луч в пучке на образец 12 обозначен i. Отрезок АС лежит в плоскости падени осевого луча на образец и заключен между точкой падени осевого луча на зеркальный отражатель 5 в его ,начальном - А положении и точкой пересечени плоскости отражател 5 с нормалью к поверхности образца 12. Отрезок А С аналогичен дл переключенного - А

та отражател 5

Мали к образцу 12 составл ет

в обе стороны от нор90 + i

--.

Устройство работает следуюпшм обположени отражател 5. Угол поворо- фотоприемников будет равно единице.

В положение А поворотного отражател 5 (на чертеже показано пунктиром ) выходной сигнал фотоэлектрического приемника 9 определ етс формулой, в которую входит также коэффициент , пропорциональньй коэффициенту зеркального отражени образца 12, т.е.

и , .K,,.K.5, (3) Таким образом, если вычислить от20

25

разом.

Поворотный отражатель 5 устанавливаетс в начальное положение А и производитс выравнивание сигналов в двух каналах. Затем поворотный отражатель 5 устанавливаетс в переключенное (рабочее) положение А и производ тс измерени . При установке поворотного отражател 5 в начальное положение А (на чертеже показано сплошными лини ми) излучение источ- ЗО ника 1 света через диафрагму 2 и оптическую систему 4 падает.на отражатель 5, В положении А этот отражатель отражает пучок на фокусирукщую линзу 7, через которую он попадает, на вход фотоэлектрического приемника 9, Аналогично пучок, прошедший через диафрагму 3 и оптическую систему 4, направл етс неподвижным отражателем 6 через фокусирующую линзу 8 на второй фотоэлектрический приемник 10

При этом сигнал U, на выходе фотоэлектрического приемника 9 равен

и, В-К,.К4.КуК,-К5, (1) где В - ркость источника 1 света}

К - коэффициент, определ ющий ту часть потока, котора прошла через диафрагму 2

К - коэффициент светопропускани оптической системы 4

К - коэффициент отражени отражател 5j

сигналов и и и, то

1

оно

ношение равно

У - Bj KfK 4-Koir -Kj-KTK 2 и гг

и, . и.

(4)

Поскольку по результатам выравнивани выходных сигналов фотоэлектри35

40

H-l 1

и,

то

yi.

UT

45

ческих приемников К.

Ь.}.

При подключении фотоэлектрических приемников к измерителю отношений, последний измер ет значение коэффициента зеркального отражени образ-, ца Kfff .

Зеркальный отражатель 5 вращаетс вокруг оси С, перпендикул рной плоскости чертежа. Поскольку лАСО лА СО (по стороне ОС и прилегающим к ней углам), то СА СА , т.е. точки А и А на отражателе 5 совпадают. Поскольку углы поворота отражател состав90

л ют

+

т

а LOAC г:ОАС i CAB

LCA B

90° - i

, то в этом случае

К - коэффициент светопропускани линзы 7i

К - коэффициент передачи фотоэлектрического приемника 9. Сигнал и. на выходе второго фотоэлектрического приемника 10 равен Ua B-Ki-K.-KfKj.K,., (2)

где коэффшхиенты К, К, К Kg, К аналогичны соответственно коэффициентам К, К

4 S

I .,, Kg ДЛЯ форму

лы (1).

Поскольку по крайней мере один из фотоэлектрических приемников выполнен с возможностью регулировани коэффициента передачи, то добиваютс равенства сигналов на выходах обоих фотоприемников.

При подключении выходов обоих фотоприемников к измерителю отношений на его выходе отношение сигналов с

сигналов и и и, то

1

оно

ношение равно

У - Bj KfK 4-Koir -Kj-KTK 2 и гг

и, . и.

(4)

Поскольку по результатам выравнивани выходных сигналов фотоэлектриО

5

0

H-l 1

и,

то

yi.

UT

5

ческих приемников К.

Ь.}.

л ют

+

т

а LOAC г:ОАС i CAB

LCA B

90° - i

5

, то в этом случае

.

tABC АВС 90, а это значит, что осевые лучи в двух положени х А и А отражател отражаютс не только от одной точки отражател , но и распростран ютс после отражени по одному

и тому же направлению.

Оптическа схема рассчитана таким образом, что диаметры изображений диафрагм 2 и 3 на линзах 7 и 8 равны и это равенство сохран етс при обоих положени х поворотного отражател 5, благодар чему световые пучки от оптической системы U до лин 7 и 8 распростран ютс в световых трубках одинакового сечени . Это обу славливает одинаковые размеры изображений на фотоприемнике 10 и на фотоприемнике 9 (при обоих положени х отражател 5).

Дл устранени вли ни оборачивае мости перед фотоприемниками устанавливаютс светорассеивающие фильтры,

Таким образом, световой пучок отражаетс одним и тем же участком отражател 5 при обоих его положени х, падает на фотоприемник 9 с одного и того же направлени и освещает один и тот же участок фотоприемника, что в сочетании с рассеивающим свето-. фильтром, исключающим вли ние обора- чивани светового пучка за счет отражени от образца, исключает зависимость измерений от угла падени пучка на фотоприемник, а также от возможной поверхностной неравномер- ности свойств фотоприемника.

Аналогично на фотоприемник 10 световой пучок падает под тем же углом, с того же направлени и освещает такой же участок фотоприемника 10 как и фотоприемника 9.

Кроме того, оба фотопрйемника располагаютс р дом друг с другом (следовательно , наход тс в одном и том же тепловом режиме), оптический ход лучей от источника излучени до основного фотоприемника 9 в начальном положении и дополнительного фотоприемника 10 одинаков, элементы оптичес- ких каналов, сопр женных с одним и другим фотоприемниками практически идентичны, что повышает точность устройства . Описанна оптическа схема позвол ет создать малогабаритное уст- ройство, удобное дл работы накладным способом, которое может быть использовано при измерении коэффициента зеркального отражени крупногаба- ритньсх оптических отражателей.

Оптическа схема обеспечивает возможность создани конструкций с широким диапазоном углов падени света на образец (практически от углов.

Q

5

0 5 о

5

п с Q

близких к О, до углов, близких к 90),

При необходимости изменени yrnt. падени светового пучка на образец следует помимо разворота блока ис- точника света также переместить отражатели 5 и 6, установив соответствующее рассто ние от оси вращени зеркального отражател до испытуемого образца. Это рассто ние легко определ етс из решени треугольников АОВ и лев и равно

1 h-Fl - H-I il} i} siS-i.1 cos i

где h 80,

Дл измерени коэффициента зеркального отражени в одной точке указанным методом (с переключением зеркального отражател ) требуетс врем 15 с.

Если работать тем же устройством без переключени зеркала, то на одно измерение требуетс врем s5 с. Однако , при этом накапливаетс погрешность измерени , обусловленна нестабильностью во времени источника излучени , а также мгновенными изменени ми ркости источника, так как оптическа схема устройства одноканаль- на .

Предлагаемое техническое решение позвол ет сократить врем измерени коэффициента зеркального отражени примерно на 10 с в каждой точке. Погрешность , обусловленна нестабильностью источника измерени исключаетс , Учитьша , что дл контрол коэффициента отражени: только асферических отражателей СМ-265 необходимо сделать пор дка 50000 измерений, предлагаемое техническое решение да- ет значительный эффект.

Формула

и 3

обретени

Устройство дл измерени коэффициента зеркального отражени , содержащее источник излучени , оптический канал, содержащий последовательно расположенные по ходу излучени диафрагму , оптическую систему, поворот- ньй зеркальный отражатель, выполненный с возможностью переключени между двум крайними положени ми, фокусирующую линзу и фотоприемник, отличающеес тем, что, с целью повышени быстродействи , в устройство введен дополнительный оптический канал, содержащий последовательно расположенные по ходу излучени дополнительную диафрагму, оптическую систему, общую дл обоих каналов , неподвижный зеркальный отра жатель, отражающа поверхность которого расположена в одной плоскости

с отражающей поверхностью поворотного лировки коэффициента передачи.

зеркального отражател в одном из его крайних положений, дополнительную фокусирующую линзу, дополнительный фотоприемник и делитель электрических сигналов, подключенный к выходам фотоприемников , причем из фотоприемников выполнен с возможностью регуS fO fl

Claims

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициента зеркального отражения, содержащее источник излучения, оптический канал, содержащий последовательно расположенные по ходу излучения диафрагму, оптическую систему, поворотный зеркальный отражатель, выполненный с возможностью переключения между двумя крайними положениями, фокусирующую линзу и фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введен дополнительный опти ческий канал, содержащий последовательно расположенные по ходу излучения дополнительную диафрагму, оптическую систему, общую для обоих каналов, неподвижный зеркальный отражатель, отражающая поверхность которого расположена в одной плоскости с отражающей поверхностью поворотного зеркального отражателя в одном из его крайних положений, дополнительную фокусирующую линзу, дополнительный фотоприемник и делитель электрических сигналов, подключенный к выходам фотоприемников, причем одйн из фотоприемников выполнен с возможностью регулировки коэффициента передачи.

Г

40 I

Составитель В,Котенев Редактор Т.Парфенова Техред Л.Олиинык Корректор Т.Колб Заказ 4858/38 Тираж 789 Подписное ВНИИПИ Государственного 113035, комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,10