Страница 149 из 161
Обычно профиль линии РЅР° некоторой механической поверхности измеряют путем проведения вдоль этой линии некоторого щупа, который касается поверхности, Рё измерения его смещений. Таким щупом обычно служит алмазная игла, Р·РѕРЅР° контакта которой имеет диаметр несколько РјРєРј. Вертикальные перемещения иглы, следующие Р·Р° нерегулярностями поверхности, измеряют, Рё это представляет рельеф поверхности (шероховатость). Такие инструменты улучшались РІ течение СЂСЏРґР° лет, Рё РІ настоящее время РѕРЅРё обычны РІ измерительных лабораториях. Рквивалентный оптический инструмент использует вместо алмазной иглы хорошо коллимированный пучок лазерного РґРёРѕРґР°, который фокусируется объективом РЅР° поверхность. Отраженный свет собирается тем же объективом. Ртот отраженный свет несет информацию Рѕ шероховатости поверхности. РљРѕРіРґР° система правильно настроена Рё сбалансирована Рё точка фокуса находится точно РЅР° поверхности, тогда отраженный свет формируется после объектива РІ хорошо коллимированный пучок. Если поверхность ближе Рє объективу, тогда пятно РЅР° поверхности уже РЅРµ является пятном совершенной фокусировки, Рё после объектива формируется расходящийся пучок. Наоборот, РІ случае, если поверхность находится Р·Р° точкой фокуса, РїСЂРё отражении получается сходящийся пучок. Существуют оптические устройства, позволяющие точно измерить степень сходимости или расходимости пучка. Соответствующим образом система вырабатывает сигнал ошибки для управления сервомеханизмом (обратная СЃРІСЏР·СЊ), который поддерживает точное фокусирование РЅР° поверхность. Знание перемещений сервомеханизма РїСЂРё движении пучка вдоль поверхности дает измерение рельефа. Аналогичная система используется РІ системах компакт-РґРёСЃРєРѕРІ. Поэтому РІ ней исключаются влияния нерегулярности поверхности Рё системы вращения РґРёСЃРєР°.
Оптический профилометр позволяет измерять смещения с точностью до нескольких ангстрем, без прямого контакта с любой механической частью. Как было сказано, этот принцип важен для устройств компакт-дисков. Но он также важен в тех случаях, когда нужно избежать повреждения поверхности, в частности для нежных, хрупких поверхностей, например, резиновых и пластиковых пленок, биологических тканей, полупроводников. Еще одним преимуществом является то, что измерительная часть не изнашивается. Благодаря малому размеру светового пятна получается высокая разрешающая способность и скорость измерения в любом направлении.
Совершенно РґСЂСѓРіРёРј применением является лазерный РіРёСЂРѕСЃРєРѕРї, способный измерять очень малые вращения. Первые такие РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїС‹ были сделаны РІ 1963 Рі. Рё стали развиваться СЃ 1965 Рі. Принцип действия был установлен французским физиком Саньяком (18691928), который РІ 1913 Рі. отметил, что пучки света, распространяющиеся РІ противоположных направлениях РїРѕ замкнутому кольцу, можно использовать для измерения вращения этого кольца. Р’ самом деле, если точка, РёР· которой пучки начинают СЃРІРѕРµ распространение, движется РїРѕ кольцу, то эти пучки должны проходить разные пути вдоль кольца РґРѕ точки возврата. Ртот факт легко установить СЃ помощью интерферометра. Р’ 1965 Рі. были построены лазерные РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїС‹, способные обнаружить скорость вращения менее 5 Р·Р° час. Подобные РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїС‹ Рё РґСЂСѓРіРёРµ более совершенные версии РёС… были установлены РЅР° самолетах Боинг 757 Рё 767. Такие РіРёСЂРѕСЃРєРѕРїС‹ являются необходимой частью систем наведения.
Оптические считыватели информации в торговле
В настоящее время в каждом супермаркете и в большинстве магазинов используется система чтения универсального кода. Лазерная система читает код, записанный на товарах в виде системы линий (штрих-код). Преимущества этой системы в ускорении контроля цен и уменьшения ошибок при расчетах очевидны. Лазерный свет направляется на картину символов, последовательности параллельных линий, черных и белых разной толщины. Он частично отражается, и его интенсивность оказывается промоделированной этой последовательностью линий. Отраженный свет собирается той же системой, что и излучает свет, и из этой модуляции получается информация о виде товара и его цене, которая выводится на дисплей кассового аппарата.
Применения в строительстве
Очень часто лазер используется для проверки прямизны зданий. Способность лазерного пучка, по своей природе, распространяться прямолинейно сразу же дает такую возможность. Трудность была лишь в том, чтобы иметь достаточно компактный лазер, работающий в непрерывном режиме в видимом диапазоне. Таким лазером стал красный He-Ne-лазер. В конце 1960-х гг. системы с этим лазером использовались при прокладке туннеля в Сан-Франциско. После этого одна из фирм, производящая He-Ne-лазеры, желая привлечь покупателей к новой технике, стала окрашивать свои изделия в яркий желтый цвет, так что они стали выглядеть как обычное оборудование, применяемое в строительстве.