ЛАЗЕРНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ДИАМЕТРА ВОЛОКОН В ИХ ГРУППЕ.
к. ф.-м. н. Пресняков Ю.П.
Прибор предназначен для оперативного измерения среднего диаметра волокон, нитей, проволочек в группе хаотически расположенных экземпляров. Оптимальный диапазон диаметров (10-100) мкм. Принцип действия прибора основан на анализе углового распределения дифрагированного на волокнах лазерного излучения в предположении малой дисперсии функции распределения волокон по диаметрам.
|
Схема прибора показана на рис. 1, обозначения на которой следующие: 1-
лазерный диод мощностью излучения
(5-50) мвт; |
|
Если
расстояния
и
удовлетворяют
формуле линзы,
где
v
фокусное расстояние объектива, то
оптическая схема обеспечивает, в
приближении дифракции Френеля, безлинзовое
преобразование Фурье амплитудного
пропускания в области объекта
,
где
-
радиус вектор в плоскости 3. В этом случае
комплексная амплитуда в плоскости
детектора определяется выражением:
где
,
-
длина волны лазера,
-
расстояние от волокон до фотодетектора.
При использовании линейного по световому потоку фотодетектора средний диаметр волокон вычисляется по следующей приближенной формуле:
,
где
и
-
средние радиусы колец (
);
и
-
их площади;
и
-
амплитуды электрических сигналов,
снимаемых , соответственно, с первого
и второго колец фотодетектора. Вклад
неучтенной дисперсии
в
погрешность измерения среднего диаметра
определяется величиной порядка
.
В случаях, когда условие
не
выполняется, для измерения среднего
диаметра и дисперсии используется
фотодетектор состоящий из трех
светочувствительных колец.
Рис.
1