Розрядно-оптичний пристрій

Реферат: Розрядно-оптичний пристрій містить генератор високої напруги, корпус з діелектричного матеріалу, фотоприймач, оптичну систему лінз, розрядний проміжок оптично прозорий у робочому діапазоні довжин хвиль, причому корпус пристрою споряджений діафрагмою з діелектричного матеріалу, яка розміщується над розрядним проміжком, причому оптична вісь отвору діафрагми співпадає з оптичною віссю розрядно-оптичного пристрою. UA 95770 U (54) РОЗРЯДНО-ОПТИЧНИЙ ПРИСТРІЙ UA 95770 U UA 95770 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до приладів для контролю якості та стану твердих тіл і рідин. Контроль здійснюється за допомогою поверхневого газового розряду (газорозрядної візуалізації (ГРВ) і може бути використана у дефектоскопії та приладах контролю якості та стану певних об'єктів. Відомий розрядно-оптичний пристрій, описаний у патенті України на корисну модель №59309 Розрядно-оптичний пристрій, авторів Ю.Г. Добровольський, В.О. Петренко, Бюл. № 9. 10.05.2011 [1], який містить оптично прозорий у робочому діапазоні довжин хвиль, які є електрично ізольованими від корпусу муфтою з діелектричного матеріалу, при цьому оптично прозорий у робочому діапазоні довжин хвиль електрод виконаний періодичною струмопровідною комірчастою сітчатою структурою, яка поглинає і відбиває не більше п'ятдесяти відсотків оптичного потоку, який на неї падає, а фотоприймач розташований від розрядного проміжку на відстані, яка визначається його кутом поля зору та протяжністю електричного поля, створеного у розрядному проміжку. Недоліком згаданого розрядно-оптичного пристрою є недостатня точність орієнтації досліджуваного зразка відносно оптичної осі розрядно-оптичного пристрою. Близьким до запропонованої корисної моделі є розрядно-оптичний пристрій, описаний у патенті України на корисну модель № 77291 розрядно-оптичний пристрій. Добровольський Ю.Г., Петренко В.О., Підкамінь Л.Й. Бюл. № 3 11.02.2013) [2], містить генератор високої напруги, корпус, фотоприймач, розрядний проміжок оптично прозорий у робочому діапазоні довжин хвиль у вигляді періодичної струмопровідної комірчастої структури та оптичну систему лінз у фокусі якої знаходиться фоточутливий елемент фотодіода. Недоліки згаданого розрядно-оптичного пристрою наступні. - Недостатня точність орієнтації досліджуваного зразка відносно оптичної осі розряднооптичного пристрою. Задача - зменшення похибки вимірювання яскравості світіння досліджуваного зразка в умовах ГРВ. Вирішення поставленої задачі досягається тим, що: 1. Згідно з кресленням, корпус пристрою (4) споряджений діафрагмою (3) з діелектричного матеріалу, яка розміщується над розрядним проміжком (2), причому оптична вісь отвору діафрагми співпадає з оптичною віссю розрядно-оптичного пристрою. Відповідність критерію "новизна" запропонованому розрядно-оптичному пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. Промислове використання корисної моделі не вимагає великих витрат, спеціальних матеріалів та технологій, його реалізація можлива на виробництвах України і за її межами. Приклад конструкції розрядно-оптичного пристрою Розрядно-оптичний пристрій у корпусі із текстоліту марки А (ГОСТ 5-78), який відрізняється високими значення пробивної напруги - до 15 кВ. Розрядний проміжок та оптична система розрядно-оптичного пристрою виконана у вигляді двоопуклої лінзи, виконано з оптичного скла марки КУ-1, яке має коефіцієнт пропускання не менше 0,95 у спектральному діапазоні від 200 до 2000 нм. Товщина розрядного проміжку близько 700 мкм. Оптично прозорий електрод діаметром 60 мм виготовлявся з латунної сітки Л-80 діаметр волокна якої 0,1 мм. Комірки сітки мають розмір 0,16×0,16 мм. Електрод з сітки Л-80 з'єднується з генератором високої напруги відповідним провідником із роз'ємом. В конструкції розрядно-оптичного пристрою як фотоприймач використовувався фотодіод ФД-288В. Діафрагма діаметром 60 мм та висотою 2 мм, виготовлена з текстоліту марки ПТ (ГОСТ 578) вислого сорту. Отвір у діафрагмі має діаметр 12 мм. Оптична вісь отвору співпадає з оптичною віссю розрядно-оптичного пристрою. Оскільки діаметр діафрагми співпадає з діаметром розрядного проміжку та електрода, вона слугує також додатковим захистом від фонового засвічення фотодіода. Для якісної характеристики параметра діафрагми використовують поняття "відносний отвір об'єктива" - відношення діаметра вхідної зіниці діафрагми D до задньої фокусної відстані f ' : D 1  . Звідки можна виразити значення k - діафрагмове число, як f ' D . f' k В запропонованому пристрої був використаний іскровий генератор, з якого на електрод подаються пакети імпульсів тривалістю 5 мс з частотою 50 Гц та напругою до 15000 В, при цьому кожен пакет в свою чергу складається з окремих імпульсів, частота слідування яких регулюється в діапазоні від 50 до 15000 Гц. 1 UA 95770 U 5 10 15 20 25 30 35 На кресленні представлено схематичну будову пристрою за п. 1 з показанням зображення розрізу розрядно-оптичного пристрою, розташуванням в ньому розрядного проміжку, діафрагми, оптично прозорого електрода, оптичної системи у вигляді двоопуклої лінзи та фотоприймача. Робота заявленого пристрою Об'єкт дослідження (1) розміщується на розрядному проміжку (2) за допомогою діафрагми (3), центральна вісь якої співпадає з віссю розрядно-оптичного пристрою (4). Оскільки внутрішній діаметр діафрагми повинен співпадати із зовнішнім діаметром зразка з урахування допуску, то зразок розташовується відносно оптичної системи (5) та фотоприймача (6) співвісно. При включенні генератора високої напруги на струмопровідний оптично прозорий електрод (7) через вивід (8) подається висока напруга. Внаслідок цього, на розрядному проміжку (2) з'являється зображення об'єкта дослідження (3), який розташований на його поверхні, відоме під назвою газорозрядної візуалізації, описаної зокрема у статті "Изучение физики процесса газорозрядной визуализации ("Єфект Кирлиан"), авторів Баньковского Н.Г. та Короткова К.Г. Листи в ЖТФ. - 1982.- 8. 4. - С. 216-220 [3]. Це зображення створює потік оптичного випромінення, яке досліджується за допомогою фотоприймача (6). Оскільки джерело випромінення - досліджуваний об'єкт (1), знаходиться на оптичній осі як розрядно-оптичного пристрою (4), так і оптичної системи (5) і фотоприймача (6), оптичне випромінення потрапляє на лінзу (5) по нормалі і практично усе потрапляє на фотоприймач (6). Окрім того, завдяки розмірам діафрагми, які співпадають із діаметром розрядного проміжку, вона додатково захищає фотоприймач від фонової освітленості, а діелектричний матеріал діафрагми запобігає утворенню додаткових електричних завад. Запропонована конструкція розрядно-оптичного пристрою, яка забезпечує строге центрування об'єкта дослідження по її оптичній осі, суттєво зменшує похибку вимірювання яскравості світіння, пов'язану із кутом спостереження зображення, як це показано у статті "Оцінка просторових похибок визначення яскравості сцен у комп'ютерній графіці", авторів Добровольського Ю.Г., Купко О.Д. Науковий вісник Чернівецького університету. Комп'ютерні системи та компоненти. Т.4 - В. 4. - 2014. - с. 40-46 [4]. Дослідження яскравості світіння одного і того ж досліджуваного об'єкта, розташованого строго на оптичній осі розрядно-оптичного пристрою за допомогою відповідної діафрагми та баз неї (розташування об'єкта дослідження "на око") за допомого фотометра ТЕС 0693 виробництва 2 НВФ "Тензор" показало, що в першому випадку яскравість складала 15-14 кд/м , а у другому 2 (без діафрагми) 12-11 кд/м . Таким чином, величина абсолютної похибки вимірювання яскравості у першому випадку на 20 відсотків менша, ніж у другому (без діафрагми). Отже, конструкція запропонованого розрядно-оптичного пристрою, за рахунок застосування діафрагми, забезпечує точну орієнтацію досліджуваного зразка відносно оптичної осі розряднооптичного пристрою, що у свою чергу сприяє зменшенню похибки вимірювання яскравості світіння досліджуваного зразка в умовах ГРВ у порівнянні з прототипом ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Розрядно-оптичний пристрій, який містить генератор високої напруги, корпус з діелектричного матеріалу, фотоприймач, оптичну систему лінз, розрядний проміжок оптично прозорий у робочому діапазоні довжин хвиль, який відрізняється тим, що корпус пристрою споряджений діафрагмою з діелектричного матеріалу, яка розміщується над розрядним проміжком, причому оптична вісь отвору діафрагми співпадає з оптичною віссю розрядно-оптичного пристрою. 2 UA 95770 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3