Фототеневой метод

Фототеневой метод основан на регистрации изменения положения тени исследуемого объекта.

Принципиальная схема записи параметров колебания объекта при помощи фототеневого метода изображена на рис. 1.12. Система линз 3 позволяет получить плоскопараллельный пучок света, формируемый монохроматическим источником 2 и его источником питания 1, который через оптическую щель 4 направляется на исследуемый объект 5, колебания которого должны быть записаны. Получающаяся от объекта тень, пройдя через объектив 6, проектируется (фокусируется) на приемник светового потока 7.

В качестве приемника светового потока могут быть использованы фотопленка или фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), рис. 1.13.

Если в качестве приемника света используется фотопленка 2 (рис. 1.13,а), то прошедший пучок света попадает на щель 1, которая служит для ограничения светового пучка. При колебаниях объекта граница света и тени перемещается вдоль этой щели и записывается на движущейся пленке кривая колебаний. Для отметки времени используется подсветка от источника 3, питаемого током определенной частоты, 4 - источник питания подсветки; 5 - объектив.

Если в качестве приемника света используется ФЭУ, то такой метод называют фотоэлектронным. Он основан на соответствии светового потока определенному фототоку, который возникает на приемной поверхности ФЭУ (рис. 1.13,б). В процессе колебаний испытуемого объекта изменяется величина светового потока 1, падающего на приемную поверхность ФЭУ 2, что вызывает изменение фототока, создаваемого фотоэлементом за счет использования высоковольтного источника питания ФЭУ 3. Частота изменения фототока равна частоте колебаний тела, а изменение его величины пропорционально изменению амплитуды колебаний. Фототок усиливается усилителем 4 и затем записывается при помощи осциллографа 5. Погрешность данного метода не превышает 1%.

На рис. 1.14 (где 1 - упругая система; 2 - испытуемый объект; 3 - зеркало; 4 - приемник; 5 - падающий поток света; 6 - источник света) показано несколько возможных способов использования фототеневого метода определения параметров колебательного процесса испытуемого объекта. На рис. 1.14, а интенсивность луча меняется за счет изменения действующей поверхности зеркала.

На рис. 1.14,б изображена дифференциальная схема фототеневого метода с подвижной призмой. Здесь два фотоэлемента включены в мостовую схему. На рис. 1.14,в показан метод с заслонкой типа сдвоенной решетки. Такой метод позволяет получить высокую чувствительность к малым перемещениям.

Достоинством такого метода является высокая динамическая чувствительность и практически безынерционность реакции, поэтов использование фотоэлементов часто применяют для исследований быстропеременных процессов.