Лазерный прибор для измерения среднего диаметра волокон в их группе
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; 2- объектив; 3- пучок волокон, помещенных между двумя пластинами с отверстиями в центре 4- фотоэлектрический детектор, состоящий из двух концентрических фотодиодов с центром на оптической оси.; 5- аналого-цифровой преобразователь. 6- компьютер. |
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.
