Лазерний прилад для вимірювання середнього діаметра волокон в їх групі

виправити

к. ф.-м. н. Пресняков Ю.П.

Прилад призначений для оперативного вимірювання середнього діаметра волокон, ниток, дротиків у групі хаотично розташованих примірників. Оптимальний діапазон діаметрів (10-100) мкм. Принцип дії приладу заснований на аналізі кутового розподілу дифрагованого на волокнах лазерного випромінювання в припущенні малої дисперсії функції розподілу волокон за діаметрами.

Схема приладу показана на рис. 1, позначення на якій наступні: 1 - лазерний діод потужністю випромінювання (5-50) мВт;
2 - об'єктив;
3 - пучок волокон, поміщених між двома пластинами з отворами в центрі
4 - фотоелектричний детектор, що складається з двох концентричних фотодіодів з центром на оптичній осі.;
5 - аналого-цифровий перетворювач.
6 - комп'ютер.

Рис. 1

Якщо відстані і Лазерний прилад для вимірювання середнього діаметра волокон в їх групі задовольняють формулою лінзи, де v фокусна відстань об'єктива, то оптична схема забезпечує, у наближенні дифракції Френеля, безлинзовий перетворення Фур'є амплітудного пропускання в області об'єкту, де - Радіус вектор у площині 3. У цьому випадку комплексна амплітуда в площині детектора визначається виразом:

де, Лазерний прилад для вимірювання середнього діаметра волокон в їх групі - Довжина хвилі лазера,
- Відстань від волокон до фотодетектора.

При використанні лінійного по світловому потоку фотодетектора середній діаметр волокон обчислюється за такою наближеною формулою:

де і Лазерний прилад для вимірювання середнього діаметра волокон в їх групі - Середні радіуси кілець ();
і - Їх площі;
і - Амплітуди електричних сигналів, що знімаються, відповідно, з першого і другого кілець фотодетектора. Внесок неврахованої дисперсії в похибка вимірювання середнього діаметра визначається величиною порядку. У випадках, коли умова не виконується, для вимірювання середнього діаметру і дисперсії використовується фотодетектор складається з трьох світлочутливих кілець.