SU1601512A1

SU1601512A1 - Способ контрол качества оптических систем

Info

Publication number: SU1601512A1
Application number: SU792841858A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Викторович Бабак; Вадим Александрович Махотько; Александр Сергеевич Беляев
Original assignee: Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики
Priority date: 1979-11-16
Filing date: 1979-11-16
Publication date: 1990-10-23

Abstract

Способ контрол качества оптических систем, заключающийс в том, что формируют пространственно периодический сигнал нулевой частоты, пропускают его через систему, регистрируют амплитуду сигнала, мен ют его частоту до максимальной, регистрируют спектр амплитуд сигналов и определ ют качество системы, отличающийс тем, что, с целью контрол также и дисперсных систем, в спектре амплитуд сигналов фиксируют частоту, с которой амплитуда сигнала остаетс посто нной, и по величине отношени амплитуд сигналов нулевой и фиксированной частот суд т о параметрах системы.

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, дл контрол дисперсных систем, например, определени размеров частиц, их концентрации и др.

Известен способ измерени параметров дисперсной системы, заключающийс в воздействии на нее пучком когерентного электромагнитного излучени , регистрации путем сканировани мгновенного распределени интенсивности в направлении сканировани и обработке результатов измерен| й, заключающейс в исследовании спектра пространственных флуктуации интенсивности р .

Недостатком данного способа вл етс то, что оно имеет недостаточную :

точность определени размеров частиц, измер емый диапазон которых в пределах 1 200 - 300 мкм, и низкую точность определени концентрации частиц в дисперсной системе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению вл етс способ контрол качества оптических систем, заключающийс в том, что формируют пространственно периодический сигнал нулевой частоты, пропускают его через систему, регистрируют амплитуду сигнала , мен ют его частоту до максимальной , регистрируют спектр амплитуд сигналов и определ ют качество системы 2.

Данный способ не позвол ет контролировать дисперсные системы.

О5

о сд

ГчЭ

Цель изобретени - контроль также и- дисперсных систем.

Дл достижени указанной цели в спектре амплитуд сигналов фиксируют чЦстоту, с которой амплитуда сигнала остаетс посто нной, и по величине о|гношени амплитуд сигналов нулевой и; фиксированной частот суд т о параметрах системы,

; На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ} на Ф.ИГ. 2 - графики функций, характеризующих амплитуду пространственно периодического сигнала.

I Способ осуществл ют с помощью устройства, состо щего из источника 1 электромагнитного излучени , которое поступает на формирователь 2 пространственно периодического сигнала с нулевой пространственной час- , т|этой, функционально св занного с IбЬоком 3 изменени пространственной частоты и блоком ( перемещени си1- нЬла, с формирователем 2 св зан пе- р|эдающий сформированное излучение блок 5. Передающий блок 5 направл ет излучение на исследуемую дисперсную систему 6, за которой находитс регистрирующий блок 7 выход которого св зан с блоком 8 обработки информации , в котором сигнал усиливаетс и : детектируетс .

; Способ осуществл ют следующим образом,

; От источника 1 пучок электромагнитного излучени поступает на формирователь 2 пространственно периодического сигнала, где формируетс сигнал с нулевой пространственной частотой. Пропускают сигнал через передающий блок 5 и систему 6 и фиксируют в плоскости регистрирующе™ го блока 7 значение амплитуды сигнала с нулевой пространственной частотой , т.ео при периоде сигнала,равном бесконечности, после чего мен ют пространственную частоту с помощь блока 3 до определени максимальной величины, котора выбираетс в зависимости от того диапазона размеров частиц, который присутствует в испытуемой дисперсной системе.

После прохождени пространственно периодического сигнала с измен юи1ей с пространственной .частотой через исследуемую дисперсную систему б регистрируют блоком 7 значени амплиту сигнала при различных пространствен

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ных частотах путем сканировани , которое осуществл ют перемещением пространственно периодического сигнала перпендикул рно направлению распространени электромагнитного излучени . Данное сканирование необходимо дл того, чтобы осуществить преобразование пространственно периодического сигнала в электрический сигнал путем модул ции приемного элемента (на фиг. 1 отсутствует) блока 7.

После регистрации пространственно периодический сигнал, преобразованный в электрический, обрабатываетс в блоке 8 путем усилени и детектировани , а затем воспроизводитс в виде спектра амплитуд пространственно периодического сигнала, наход щегос в функциональной зависимости от пpoctpaнcтвeннoй частоты сигнала.

Информацию о дисперсной системе получают путем анализа характера изменени спектра амплитуд пространственно периодического сигнала, как функции пространственной частоты, в частности, по отношению амплитуд сигналов нулевой и фиксированной частот, или путем анализа характера изменени пространственного распределени . интенсивности в плоскости приемного элемента блока 7 исход из зависимости

i(x )coH(),

где X - координата в плоскости приемного элемента;

- функци , характеризующа

форму пространственно периодического сигнала в плоскос- . ти приемного элемента; H(v) - функци , характеризующа амплитуду пространственно периодического сигнала,т,е„ представл юща собой спектр амплитуд сигнала cosOx в плоскости приемного элемента , в зависимости от пространственной частоты. Данна функци представл ет собой

пространственный спектр индикатриссы

рассе ни исследуемой дисперсной

системы.

Дл монодисперсной системы функци

Н{) равна

HQ) ехр -2 J dva Z

V П ,

::(агссоз -- - - х

1 ()2

4а

где dv - объемна концентраци частиц в дисперсной системе, част/мкм j а - радиус частицы; Z - толщина сло дисперсной сис . темы;

7 - длина волны излучени . Из выражени (1) следует, что

limH() expC-tdva Z) (2) - о

limH() exp(-2il dva Z), (3)

где выражение (2) характеризует значение функции Н(у) при нулевой пространственной частоте.

Выражение (3) характеризует значение функции НО) при фиксированной пространственной частоте

.

7

16015126

Сначала определ ют радиус а из графика записанной функции HQ) на основании выражени (3), из которого

5 следует, что при функци

-1() не измен етс , т.е. вл етс посто нной и выходит на пр молинейный

участок в том момент, когда ) - .

10 Л

следовательно, по графику записанной функции Н() определ ют частоту на которой И{) становитс посто нной , т.е. параллельной оси х, тогда

а

А

W

20

Затем определ ют концентрацию частиц путем делени выражени (2) на выражение (3) с последующей подстановкой в получаемое выражение значений Z, - и значений радиуса а частицы

25

dv 1п(

Н(0)

а

А

W

25

dv 1п(

Н(0)

30 Таким образом, введение операции

Поскольку величины Z и известны, фиксации частоты, с которой амплитуда сигнала остаетс посто нной, в совокупности с известной последовательностью операций позвол ет использовать способ дл контрол дисперса функци НО) записываетс на воспроизвод щем блоке (не показан), то концентрацию dv и размер частиц с радиусом а определ ют следующим образом:

35

ных систем.

фиксации час да сигнала о совокупности тельностью о зовать спос

35

ных систем.

I отн. еЭ

2.

б

7

го

iS

эо

Claims

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ, заключающийся в том-, что формируют пространственно периодический сигнал нулевой частоты, пропускают его через систему, регистрируют амплитуду сигнала, меняют его частоту до максимальной, регистрируют спектр амплитуд сигналов и определяют качество системы, отличающийся тем, что, с целью контроля также и дисперсных систем, в спектре амплитуд сигналов фиксируют частоту, с которой амплитуда сигнала остается постоянной, и по величине отношения амплитуд сигналов нулевой и фиксированной частот судят о параметрах системы.

точность определения размеров частиц, измеряемый диапазон которых в пределах 1 200 - 300 мкм, и низкую точность определения концентрации частиц в дисперсной системе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ контроля качества оптических систем, заключающийся в том, что формируют пространственно периодический сигнал нулевой частоты, пропускают его через систему, регистрируют амплитуду си|— нала, меняют его частоту до максимальной, регистрируют спектр амплитуд сигналов и определяют качество системы £23.

Данный способ не позволяет контролировать дисперсные системы.

51),,,, 1601512 А1

3 1601512

4

Цель изобретения - контроль также и- дисперсных систем.

Для достижения указанной цели в спектре амплитуд сигналов фиксируют частоту, с которой амплитуда сигнала остается постоянной, и по величине отношения амплитуд сигналов нулевой и' фиксированной частот судят о параметрах системы.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ} на Фиг. 2 - графики функций, характеризующих амплитуду пространственно периодического сигнала.

Способ осуществляют с помощью устройства, состоящего из источника 1 электромагнитного излучения, которбе поступает на формирователь 2 пространственно периодического сигнала с нулевой пространственной частотой, функционально связанного с блоком 3 изменения пространственной частоты и блоком Ь перемещения сигнала, с формирователем 2 связан передающий сформированное излучение блок 5. Передающий блок 5 направляет излучение на исследуемую дисперсную систему 6, за которой находится регистрирующий блок 7, выход которого сЬязан с блоком 8 обработки информации, в котором сигнал усиливается и ί детектируется.

ί Способ осуществляют следующим образом.

От источника 1 пучок электромагнитного излучения поступает на формирователь 2 пространственно периодического сигнала, где формируется сигнал с нулевой пространственной частотой. Пропускают сигнал через передающий блок 5 и систему 6 и фиксируют в плоскости регистрирующего блока 7 значение амплитуды сигнала с нулевой пространственной частотой, т.е» при периоде сигнала,равном бесконечности, после чего меняют пространственную частоту с помощью блока 3 до определения максимальной величины, которая выбирается в зависимости от того диапазона размеров частиц, который присутствует в испытуемой дисперсной системе.

После прохождения пространственно периодического сигнала с изменяющейся пространственной частотой через исследуемую дисперсную систему 6 регистрируют блоком 7 значения амплитуд сигнала при различных пространствен10

15

20

25

30

ных частотах путем сканирования, которое осуществляют перемещением пространственно периодического сигнала перпендикулярно направлению распространения электромагнитного излучения. Данное сканирование необходимо для того, чтобы осуществить преобразование пространственно периодического сигнала в электрический сигнал путем модуляции приемного элемента (на фиг. 1 отсутствует) блока 7.

После регистрации пространственно периодический сигнал, преобразованный в электрический, обрабатывается в блоке 8 путем усиления и детектирования, а затем воспроизводится в виде спектра амплитуд пространственно периодического сигнала, находящегося в функциональной зависимости от пространственной частоты сигнала.

Информацию о дисперсной системе получают путем анализа характера изменения спектра амплитуд пространственно периодического сигнала, как функции пространственной частоты,'в частности, по отношению амплитуд сигналов нулевой и фиксированной частот, или путем анализа характера изменения пространственного распределения интенсивности в плоскости приемного элемента блока 7 исходя из зависимости

35

40

45

50

ΐ(χ^! )соН(-))соз}х⁽ ,

где х^! - координата в плоскости приемного элемента;

соз^х ¹ - функция, характеризующая

форму пространственно периодического сигнала в плоскости приемного элемента;

Н(-О) - функция, характеризующая амплитуду пространственно периодического сигнала,т.е. представляющая собой спектр амплитуд сигнала созОх¹ в плоскости приемного элемента, в зависимости от пространственной частоты.

Данная функция представляет собой пространственный спектр индикатриссы рассеяния исследуемой дисперсной системы.

Для монодисперсной системы функция

Н(3) равна

НО) = ехр *

55

160Г512

Г. 1

X и - ~ (агссоз ~_а - ~

(1)

где άν - объемная концентрация частиц в дисперсной системе, чает/мкм*;

а - радиус частицы; Ю

Ζ - толщина слоя дисперсной системы;

'Д - длина волны излучения.

Из выражения (1) следует, что

15

ИтН(9) = βχρί-ΐΓάνβ² Ζ) (2)

»о

ΙΐιηΗ(ί) = ехр(-2кКга Ζ), (3)

где выражение (2) характеризует значение функции Н0) при нулевой пространственной частоте.

Выражение (3) характеризует значение функции Н(Ч) при фиксированной пространственной частоте

} = -^ ·

Сначала определяют радиус а из графика записанной функции Н(^) на основании выражения (3), из которого

\ 2а

следует, что при Ч = — функция

И О) не изменяется, т.е. является постоянной и выходит на прямолинейный

\ 73

участок в том момент, когда Ч = — * · Д

следовательно, по графику записанной функции Н0) определяют частоту Ό на которой Ц(}) становится постоянной, т.е. параллельной оси х, тогда

а

(Ч

Затем определяют концентрацию частиц путем деления выражения (2) на выражение (3) с последующей подстановкой в получаемое выражение значений Ζ, и значений радиуса а частицы

άν = 1п(

Н(0)

Поскольку величины Ζ и 'Д