Устройство для измерения остаточных напряжений в стекле — SU 1772087 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9)7 5 С 03 В 25/О ОБРЕТЕН МУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ ВТО(54) УСТР ТАТОЧ НЫ (57) Исп стеклоиз ния: устр нохромат 4 и 5,опт четвертьв приемник числитель ОИ СТВО Х НАПРЯ ользов делий, ойство ического ические ол новые 10,усили ный блок К. 40итехнический институто-исследовательский инизводственного обьедив, Н,В,МалимоненкоШичков и В,А.Шмуклердетельство СССРВ 25/04, 1985.детельство СССРВ 25/04. 1980 (и рототип ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(21) 4857462/33 (22) 07,08,90 (46) 30,10,92. Бюл, (71) Тверской пол Всесоюзный научн ститут научно-про нения "Хрусталь" (72) А,Н.Киселе А.А,Шейнман, А.В (56) Авторское сви Ъ 844592, кл. С 03Авторское саи К, 948 о 05, кл. С 03 ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОСЖЕНИЙ В СТЕКЛЕ ание: производство Сущность изобретесодержит источник 2 мосвета, поляризаторы 3, модуляторы 6 и 7, две пластины 8 и 9, фо)отель 11. управляюще-вы.2 ил,Изобретение относится к оптико-механическим средствам контроля и может быть применено при автоматическом контроле технологических параметров при производстве стеклоизделий. ля подключен через последовательно соединенные блок селекции и блок вычитания к блоку регистрации, а четвертьвопноеые пластины установлены на соответствующем диске, оси которых парал 50 лельны оси источника монохроматическогосвета (2),Недостатком этого устройства являетсязависимость точности измкерений от интвнсивности источника монохроматического света и прозрачности стеклоизделий.Целью изобретения является повышение точности измерения. Известно устройство для измерения напряжений в стекле, содержащее источникполяризованного света, анализатор, опти-.ческий клин с механизмом перемещения, 10обьектив, фотоприемник, преобразовательсигнала, блок регистрации, две четвертьволновые пластины, фазовую пластину с механизмом циклического перемещения, тризеркала, модулятор, расположенный в аптическом канале источника поляризованногосвета, блок селекции сигнала и усилитель,причем фазовая, две четвертьволновые пластины, анализатор и фотоприемник образуют рабочий оптический канал, а оптический 20клин, объектив и фотоприемник - опорныйоптический канал, выход преобразователясигнала подключен к входу блока селекциисигнала, выходы которого подключены к соответствующим входам усилителя, выход 25которого соединен с блоком регистрации, авыход фотоприемника подключен ко входупреобразователя сигналов,Недостатком этого устройства является низкая точность измерения так как в 30этом устройстве имеется лишь прямолинейное перемещение подвижной кареткипо направляющим и не предусмотренаориентация оптических элементов относительно главных направлений напряжений 35в стекле,Наиболее близким по технической сущности является устройство для измеренияостаточных напряжений в стекле, содержащее источник монохроматического света, 40два поляризатора, фотоприемник, усилитель и две четвертьволновые пластины, расположенные вдоль светового луча по обестороны образца стекла, блок регистрации,два диска с сельсиновыми приводами, блоквычитания и блок сравнения, причем сельсины связаны между собой, выход усилитеЭта цель достигается тем, что устройство для измерения остаточных напряжений в стекле, содержащее источник монохроматического света, два поляризатора, фотоприемник, усилитель и две четверть- волновые пластины, расположенные вдоль светового луча по обе стороны образца стекла, причем первая четвертьволновая пластина через первый поляризатор оптически связана с фотоприемником, выход котороГо подключен к входу усилителя, снабжено двумя оптическими модуляторами, третьим поляризатором и управляюще-вычислительным блоком, причем источник монохроматического света через третий поляризатор оптически связан с одним модулятором, который оптически связан через последовательно расположенные второй поляризатор и второй модулятор с другой четвертьволновой пластиной при этом выход усилителя подключен к входу управляюще-вычислительного блока. выходы которого подключены к входам соответствующих модуляторов.Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг, 1 представлен общий вид устройства; на фиг, 2 - представлен управляюще-вычислительный блок.Устройство содержит основание, в средней части которого расположен измеряемый образец 1 источник 2 монохроматического света, первый, второй и третий поляризаторы 3, 4 и 5 оптические модуляторы 6 и 7, первую и вторую четвертьволновые пластины 8 и 9, фотоприемник 10, усилитель 11. управляюще-вычислительный блок 12. Управляюще-вычислительный блок 12 состоит из генератора 13 прямоугольных импульсов, ключа 14, делителя 15 частоты, элементов И 16, 17, двоичного счетчика 18, дешифратора 19, аналого-цифрового преобразователя 20, демультиплексора 21, регистров 22 и 23 хранения, блоков 24 и 25 вычитания, блока 26 деления, блока 27 извлечения квадратного корня, блока 28 вычитания функции агсщ, блока 29 умножения, задатчика 30 константы и индикатора 31.По одну сторону измеряемого образца находится передающая часть, которая включает элементы 2, 45, б, 7 и 9. По другую сторону измеряемого образца находится анализирующая часть которая включаег элементы 3, 8, 10 и 11.Устройство работает таким образом, что процесс измерения происходит в 3 этапа путем измерения трех интенсивностей света с последующей их обработкой блоком 12 и выводом результата вычислений на индикатор.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Этап 1, Монохроматический свет от источника излучения 2 проходя через поляризатор 5. превращается в плоско поляризованный, Затем он проходит без изменений через модулятор 6 и поляризатор 4, так как на первый не подан управляющий сигнал, а второй имеет ту же плоскость поляризации, что и поляризатор 5. Проходя через модулятор 7 так же без изменений, свет падает на четвертьволновую пластину 9, на выходе которой становится циркулярно-поляризованным. Проходя через измеряемый образец 1, он анализируется четвертьволновой пластиной 8, оптическая ось которой параллельна оптической оси пластины 9, и поляризатором 1, плоскость поляризации которого перпендикулярна плоскостям поляризаторов 5 и 4, и в результате чего фотоприемник 10 регистрирует интенсивностьэлектрический сигнал с которого через усилитель 11 поступает в управляюще-вычислительный блок 12 в виде соответствующего потенциала О.Этап 2 отличается от этапа 1 тем, что при подаче управляющего сигнала на модулятор 7 на его выходе плоскость поляризации света меняется на 90 в результате чего на измеряемый образец 1 падает циркулярно-поляризованный в противоположную по сравнению с этапом 1 сторону свет, При этом фотоприемник 10 фиксирует интенсивность 2, а в блок 12 поступает соответствующий электрический потенциал О 2.Этап 3. В результате подачи управляющего сигнала на модулятор 6 на его выходе плоскость поляризации света становится перпендикулярной плоскости поляризации поляризатора 4, на выходе которого интенсивность монохроматического света окажется равной нулю. Таким образом, на фотоприемник 10 падает свет с интенсивностью з, соответствующей внешней освещенности, усилительный в потенциал Оз, поступающий в блок 12,Обработка сигналов происходит следующим образом,При замыкании ключа 14, происходит запуск генератора 13. С приходом первого импульса на счетчик 18 через делитель частоты 15 на выходе 1 дешифратора 19 появляется сигнал логической о 1", который подается на первый управляющий вход демультиплексора 21 и на регистр хранения 22, Тем самым в последний записывается число, преобразованное АЦП 20 и пропорциональное интенсивности 1. С приходом второго импульса на счетчик 18 на выходе 2 дешифратора появляется сигнал логической "1", который подается на второи вход элемента 16, в результате чего на модулятор 6 . с выхода элемента 16 поступает электрический сигнал, что приводит к повороту плоскости поляризации падающего света на 90Сигнал логической "1" с выхода 2 дешифратора подается так же на второй управляющий вход демультиплексора 21 и управляющий вход регистра 23 хранения. Тем самым в последний записывается число, пропорциональное интенсивности 1 . С приходом третьего импульса на счетчик 18 на выходе 3 дешифратора появляется сигнал логической "1 о который подается на второй вход элемента 17, в результате чего на модулятор 6 с выхода элемента 17 поступает электрический сигнал, что приводит к повороту плоскости поляризации падающего света на 900, Сигнал логической "1" с выхода 3 дешифратора подается также на третий управляющий вход демультиплексора 21 и управляющие входы блоков вычитания 24, 25, в результате чего через демультиплексор на входы вычитаемых блоков 24, 25 подается число, пропорциональное интенсивности з, а на выходах последних появляются разности: 1О 1= О- ОЗ О 2- О 2 - ОЗ,Следующий импульс, пришедший на счетчик 19, вызывает появление логической "1" на выходе 4 дешифратора "9, которая подается на управляющий вход блока 26 деления, В результате на выходе последнего появляется число, пропорциональное отношению О 2 /О .Пятый выход дешифратара подключен к управляющему входу блока извлечения квадратного корня. Появление логической "1" на пятом выходе дешифратора приводит к появлению на выходе блока 27 числа, равного /О 2/О . Шестой выход дешифраг" ра 19 подключен к блоку 28 вь 1 численид функции арктангенс и появление на зтх"выходе сигнала логической "1" приводит к появлению на выходе блока 28 числа, рав: ого агогд о О 77 Е . Седхыод выход донголу. ратора 19 подключен к блоку 29 умножения на константу и появление на этом выходе сигнала логической "1 о приводит к появлению на выходе блока 29 числа, равного разности хода обыкновенного и необыкновенного лучей.,Г;Ь = А агсг 9О 2 /О 1; А = Лгхл; 1. - длина волны источника 2; йт= 3.1416 пропорционального остаточным напряжением в стеклоизделии. Последний, восьмойТираж Подписное И Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5ри ГКНТ СС Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 выход дешифратора 19 подключен к индикатору 31, двоичному счетчику 18 и генератору 13 прямоугольных импульсов. Появление на этом выходе сигнала логической "1" сбрасывает счетчик 18 в "нулевое" состояние и ос танавливает генератор 13 прямоугольных импульсов, а на индикаторе 31 устанавливается число равное Ь, это состояние продлится до следующего запуска генератора 13 ключом 14. 10Данное устройство позволит повысить точность измерения. Формула изобретенияУстройство для измерения остаточных 15 напряжений в стекле. содержащее источник монохроматического света, два поляризатора, фотоприемник. усилитель и две четвертьвалновые пластины, расположенные вдоль светового луча по обе стороны образца стекла. причем первая четвертьволновая пластина через первый поляризатор оптически связана с фотоприемником. выход которого подключен к входу усилителя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя оптическими модуляторами, третьим поляризатором и управляюще-вычислительным блоком, причем источник монохроматического света через третий поляризатор оптически связан с одним модулятором, который оптически связан через последовательно расположенные второй поляризатор и второй модулятор с другой четвертьволновой пластиной, при этом выход усилителя подключен к входу управляюще-вычислительного блока, выходы которого подключены к входам соответствующих модуляторов,