Пристрій ультразвукового контролю шорсткості поверхні

Пристрій ультразвукового контролю шорсткості поверхні, що містить випромінювальну головку ультразвукових коливань, генератор імпульсів ультразвукових коливань, підсилювач електричних сигналів, ви хід якого підключено до входу реєструвального приладу, який відрізняє ться тим, що у пристрій додатково введено оптичну систему, яка містить послідовно розташовані на одній оптичній осі лазер, 3 26874 ультразвукових коливань, яка виконана у вигляді акустичного модулятора з рідиною, в середині якого розташовано об'єкт, що контролюється, і випромінююча голівка, ультразвукових коливань яка зв'язана з генератором імпульсів ультразвукових коливань, при цьому вихідне вікно акустичного модулятора розташовано в передній фокальній площині другого фур'є-об'єктива, др угої світлоділильної пластини, двох плоских відбиваючих дзеркал, встановлених між світлоділильними пластинами на паралельній оптичній осі, а в задній фокальній площині другого фур'є-об'єктива розташовано фотоприймач, підключений до підсилювача електричних сигналів. На креслені зображено схему запропонованого пристрою. Пристрій ультразвукового контролю шорсткості поверхні складається: лазер 1, розширювач 2. Розширювач 2 представляє собою телескопічну систему Кеплера, перетворюючу вузький пучок світла в паралельний пучок великого діаметра. За розширювачем 2 розташована світло ділильна пластина 3, приймальна голівка УЗК, виконана в вигляді рідинного акустичного модулятора 4. В середині акустичного модулятора 4 знаходиться об'єкт, що контролюється 5, і випромінююча голівка 6 ультразвукових коливань. Робоча частина випромінюючої голівки 6 являється п'єзоелемент із кераміки ЦТС-19, котрий підключений до генератора ультразвукових коливань 7 виду g(t). Вихідне вікно акустичного модулятора 4 знаходиться в передній фокальній площинні фур'є-об'єктива 8. Фур'є-об'єктив 8 виглядає як тонка позитивна лінза, призначену для перетворення Фур'є комплексного світлового поля в площині вихідного вікна акустичного модулятора 4. За фур'є-об'єктивом 8 знаходиться світло ділильна пластина 9, а на паралельній оптичній вісі між світлоділильними пластинами 3 і 9 встановлені два плоских відбиваючих дзеркала 10 і 11. В задній фокальній площинні фур'є-об'єктива 8 розташований фотоприймач 12, підключений до входу підсилювача електричних сигналів 13, ви хід якого підключено до входу приладу, що реєструє 14, цифрового індикатору. Суть роботи запропонованого пристрою полягає в наступному. Вихідний пучок випромінювання лазера 1, проходячи через розширювач 2, поділяється світлоділильною пластиною 3 на дві частини. Одна частина світлового потоку направляється на вхідне вікно рідинного акустичного модулятора 4. Під дією відбитих від контролюємого об'єкта 5 ультразвукових коливань в робочому середовищі акустичного модулятора 4 виникають зміни показника заломлення, що обумовлює фазову модуляцію світлового випромінювання. Е=Е0 exp(-jwt)e xp[-ja cos(kx-Wt)] (1) де: E0 - амплітуда електронного вектора світлової хвилі; W кругова часто та ультразвукових коливань; а - амплітуда фазової модуляції світла а=kDn0l (2) 4 k - хвильове число; Dn0 - амплітуда зміни показника середовища звукопровіда акустооптичного модулятора 4; l - глибина акустичного поля в напрямку розповсюдження світла. Амплітуда зміни показника заломлення в зв'язку з інтенсивністю акустичної хвилі: 2Ia n3 p (3) 2 CV де: Іа - інтенсивність акустичної хвилі; С модуль пружності середовища звукопровідна; V швидкість ультразвукових коливань в працюючому середовищі акустичного модулятора 4; р жорсткооптична постійна по деформації. В площині вихідного вікна акустичного модулятора 4 формується дифракційний спектр з інтенсивністю максимуму першого порядку: Dn0 = 2 æ I öæ n3pl ö ÷ , (4) ç ÷ç ç rV 3 ÷ç l ÷ è øè ø де: I+1 - інтенсивність діфрагованого +1 порядку світла; I0 - інтенсивність недіфрагованого світла; р - густина середи звукопровідна; l довжина світлової хвилі. В залежності від шорсткості поверхні контрольованого об'єкта 5, змінюється інтенсивність відбивних ультразвукових коливань, змінюється довжина взаємодій світлової і акустичної хвилі l; внаслідок чого змінюється інтенсивність і форма дифракційної картини. Фур'є-об'єктив 8 здійснює перетворення Фур'є отриманого дифракційного поля, формуючи в задній фокальній площині розподілення освітлення: I+1 = I0 ( ) E fx, fy = (5) p2 2 ( ) ò ò E 0 exp(- jwt )exp[ - ja cos (kx - Wt )] exp[ - j2 p f x x + f y y ] dxdy -¥ Для реєстрації амплітудно-фазового спектра на вхід фотоприймача 12 подається від світлоділильної пластини 3 плоскими дзеркалами 10 і 11 через світло ділильну пластину 9 опорний пучок випромінювання. Вихідний струм фотоприймача 12, пропорційний інтенсивності окремій компоненті спектра, поступає на вхід електронної системи 13 обробки сигналів, для котрої задано допустиме значення падіння інтенсивності світлового потоку, відключення від просторового розподілення комплексних амплітуд дифракційного спектру. Цифровий індикатор 14, управляється електронною системою 13, і показує величину шорсткості поверхні контролюючого об'єкта 5, в зручній формі. В якості базового об'єкта для порівняння вибрано прототип. Перевагами запропонованого пристрою в порівнянні з базовим об'єктом є: підвищення надійності точності і швидкодії пристрою за рахунок використання оптичного здібності прийому і обробки ультразвукових коливань відбивних від поверхні, спрощення електронної системи збору і обробки інформації, точність вимірювань акустичного пристрою контролю вище на 30%, швидкодія запропонованого пристрою складає 10-6сек., що 5 підвищує виробництво пристрою ультразвукового контролю шорсткості поверхні в 10 раз. 26874 6