194617. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés átlátszó anyagból készült tárgyak káros mechanikai feszültségeinek optikai vizsgálatára
1 194 617 2 tatható és ezért szaggatott vonallal ábrázolt 8 gyűjtőlencse, ferdén elhelyezkedő 9 félig áteresztő tükör, 10 polárszűrő és 11 fotódetektor van elhelyezve. A 9 féligáteresztő tükör reflexiós irányában további 20 polárszűrő és további 21 fotódetektor foglal helyet. A 11 és 21 fotódetektorok elektromos kimenetei a 19 elektronikus méréspontváltó jelbemeneteihez, ez utóbbi kimenete pedig a 14 elektronikus vezérlő-jelfeldolgozó egység mérőbemenetéhez van kapcsolva, a 14 elektronikus vezérlő-jelfeldolgozó egység vezérlő kimenetei pedig a 17 vezérelhető fényforrás vezérlő bemenetéhez, a 6 pásztázó sugáreltérítő működtető bemenetéhez és a 19 elektronikus méréspontváltó vezérlő bemenetéhez vannak kötve. A 2. ábrán a 17 vezérelhető fényforráson belül az 1 lézer sugárzási irányában 3 átkapcsolható sugáreltérítő van, melynek egyik kilépő fényútja 5 polarizációt elforgató szűrön halad keresztül, majd a két fényút a feltételesen beiktatható és ezért szaggatott vonallal ábrázolt 18 fénysugarakat egyesítő optikai egységen keresztül az egész 17 vezérelhető fényforrás optikai kimenetét képezi. Az l. ábra szerinti berendezés működése a következő: A 17 vezérelhető fényforrás két eltérő síkban polarizált fénysugarat bocsát ki időben egymással váltakozva úgy, hogy ezek polarizációs síkjai egymással kb. 45° szöget zárnak be. Ha pl. az egyik polarizációs sík a rajz síkjával párhuzamos, úgy a másik azzal kb. 45° szöget zár be. A 10 és 20 polárszűrők úgy vannak beállítva, hogy ezek áteresztési iránya merőleges az egyik, ill. másik polarizációs síkra, vagyis a hozzájuk rendelt egyik, ill. másik polarizációs síkú fényre át nem eresztő (záró) szűrőként viselkednek. A 17 vezérelhető fényforrásból kilépő fény a 6 pásztázó sugáreltéritőhöz kerül, mely utóbbit a 14 elektronikus vezérlő-jelfeldolgozó egység úgy vezérli, hogy a 6 pásztázó sugáreltérítőböl kilépő vékony fénysugár a vizsgálandó 7 tárgyat a rajzon jelölt x-irányban ismételten végigpásztázza. Ezen fénysugár keresztmetszete célszerűen úgy van megválasztva, hogy a tárgy egyidejűleg megvilágított felületelemén belül a mechanikai feszültség már gyakorlatilag homogén. Ez a fény azután átjut a 7 tárgyon, majd a 9 féligáteresztő tükör a sugarat kettécsatolja, így ennek egyik része a 10 polárszűrőn át a II fotódetektorhoz, másik része pedig a 20 polárszűrőn keresztül a 21 fotódetektorhoz jut. Az ábrán szaggatottan ábrázolt 8 gyűjtőlencse szerepe csupán az, hogy a 7 tárgyon átlépő fénysugarat a 11 és 21 fotódetektorok érzékelő felületére fókuszálja, ezért ezen 8 gyűjtőlencse el is hagyható az esetben, ha az x-irányú pásztázási úthossz kisebb, mint a fotódétektorok érzékelő felülete. A mérés során a 14 elektronikus vezérlőjelfeldolgozó egység a 17 vezérelhető fényforrást ismételten átkapcsolja, pl. célszerűen úgy, hogy az egymást követő pásztázások során egyszer a 0°-os máskor pedig a 45°-os polarizációs síkú fény szerepeljen. A 14 elektronikus vezérlő-jelfeldolgozó egység a 17 vezérelhető fényforrás átkapcsolásával egyidejűleg átkapcsolja a 19 elektronikus mérés.. / 4 pontváltót is, miáltal mindig annak a 11 vagy 21 fotódetektornak a jele fog a 14 elektronikus vezérlő-jelfeldolgozó egység mérő bemenetére jutni, amelynek 10, ill. 20 polárszürője az éppen bekapcsolt polarizációs állapotú fényhez záró szűrőként van illesztve. Az elmondottakból már kitűnik, hogy feszültségmentes 7 tárgy esetén, mivel az nem változtatja meg a fénysugarak polarizációs állapotát, a 14 elektronikus vezérlő-jelfeldolgozó egység mérőbemenetére sosem jut zérustól eltérő jelszint. Ha azonban a 7 tárgy valamely helyén belső feszültség van, akkor ez úgy mutatkozik, hogy abban a pillanatban, amikor a pásztázó sugár éppen a kritikus helyen halad keresztül, a fény polarizációs állapota megváltozik, vagyis a hozzá záró szűrőként illesztett 10 vagy 20 polárszűrő már nem fog teljesen zárni, hanem a feszültség mértékétől függő mértékben a fényt át fogja engedni, s éppen az átengedett fényintenzitás az, ami jellemző lesz a mechanikai feszültség nagyságára. Az előzetes számítások és kísérleti mérések egyaránt azt mutatják, hogy amennyiben a megvilágító fénysugár polarizációs síkja 20° és 70° közötti szöget zár be bármelyik feszültségi főtengellyel, úgy ebben a szögtartományban az átengedett fényintenzitás függése a mechanikai feszültség mértékétől alig változik. Ha viszont a polársík valamelyik feszültségi főtengeiylyel közel párhuzamossá válik, úgy a fentebb ismertetett hatás már alig mérhető. Ez utóbbi esetben azonban a másik, az előzővel 45° szöget bezáró polársíkú fény lesz aktív, mivel az a feszültségi főtengelyekkel kb. 45° szöget fog bezárni. A kétféle, kb. 45° eltéréssel polarizált átvilágító sugár tehát biztosítja, hogy a kritikus mechanikai feszültségeket legalább az egyiknél észlelni és mérni lehessen. Ha a berendezés feladata csak az, hogy kiválogassa a káros feszültségű 7 tárgyakat, úgy a 14 elektronikus vezérlő-jelfeldolgozó egység belső felépítése viszonylag egyszerűre adódik. Elegendő ugyanis ilyen esetben azt úgy kialakítani, hogy amennyiben a mérőbemenetére jutó jel egy beállított szintet elér vagy meghalad, úgy jelezzen selejtet, esetleg távvezérelje a selejtkidobó mechanikát. Ha azonban a feladat a mechanikai feszültségszintek megmérése és feltérképezése az x-koordináta függvényében, úgy a 14 elektronikus vezérlő-jelfeldolgozó egység szerkezete is bonyolultabb lesz. Az utóbbi esetben ui. a 14 elektronikus vezérlő-jelfeldolgozó egység funkciója az is, hogy mind a 0°-os, mind pedig a 45°-os polarizációs megvilágítás mellett felvegye és tárolja a 6 pásztázó sugáreltérítő x-irányú kitérésének függvényében a mérőbemenetén észlelt jelszintet, majd ezt a két adatsorozatot úgy egyesítse, hogy minden egyes x-kitérési értékhez a két mérőjel közül a nagyobbat rendeli hozzá. A berendezés mérési pontossága tovább javítható, ha a 17 vezérelhető fényforrás nem kettő, hanem N-számú eltérő polársíkú fényt tud váltakozva kibocsátani, s ezek poiársíkja egymással 90°/N szöget zár be. Ezesetben természetesen a 7 tárgyon áthaladt fényt is N-fe!é kell szétcsatolni, pl. két vagy több féliáteresztő tükör, vagy prizma segítségével, és N db 10, ill. 20 polárszürőt és 11, ill. 21 fotóde-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 55
