Способ измерения изменений трехмерных фазовых объектов Советский патент 1986 года по МПК G03H1/10 G01B9/21 

1 1

Изобретение относится к гологра- фической интерферометрии и может быть применено при операти1зном измерении изменений оптической плотности в нестационарных объемных фазовых объектах.

Цель изобретения повышение точности измерений и обеспечение возможности измерений в реальном времени.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства, реализующего один из вариантов предлагаемого способа; на фиг.2 - линии равного уровня показателя преломления для одного из сечений асимметрического пламени.

Согласно предлагаемому способу на интерферограммах, соответствующих нескольким ракурсам просвечивания исследуемого прозрачного объекта, выделяют участки, соответствующие одному и тому же выбранному сечению объек та, и для каждой из интерферограмм преобразуют оптическую информацию о распределении набега фазы в выбранном участке интерферограммы (т.е. о характере распределения интерференционных полос на этом участке) в электрический сигнал, огибающая которого соответствует функции распределения набега фазы зондирующего излучения для данного ракурса просвечивания неоднородности. Затем для каждого из ракурсов осуществляют частотную фильтрацию полученного сигнала с помощью фильтра с характеристикой /со/, охватывающего всю область частотного спектра данного сигнала, и формируют из отфильтрованных таким образом сигналов путем соответствующего суммирования их амплитуд отфильтрованное суммарное изображение, которое при достаточном количестве, ракурсов просвечивания полностью соответствует изменению распределения показателя преломления в выбранном сечении объекта.

На фиг.1 показан только один канал многоканального устройства обработки Это устройство содержит источник 1 света (2 - интерферограмма), объектив 3, фотоприемное устройство 4, блок 5 выделения информации, блок 6 формирования сигнала, блок 7 частотной фильтрации, блок 8 памяти, блок 9 индикации, блок 10 управления фотопрнемным устройством, блок 11 синхронизации и блок 12 вьщеления интенсивности по порогу.

544272

Устройство работает следующим образом.

Объект многократно освещается ко- герентньш световым потоком. Произво5 дится запись голографических интерферограмм по обычной схеме с разделенными опорным и предметным пучками для каждого ракурса освещения. В каждом из каналов устройства изобра 0 жение соответствующей интерферограммы 2 строится объективом 3 в плоскости фотоприемнаго устройства 4. В фотоприемном устройстве используется для выделения информации о заданном

15 сечении интерферограммы линейка (или матрица) фотоприемников, сигналы с которых синхронизованы и мультиплексированы на один выход. С фотоприемного устройства 4 сигнал о характере

20 распределения полос в заданном сечении интерферограммы направляется в блок 5 выделения информации. После чего в блоке 6 формирования сигнала формируется сигнал, огибающая которо го соответствует функции распределения набега фазы в сечении интерферограммы. Далее сигнал направляется в блок 7 частотной фильтрации, преде-, тавляющий собой фильтр с заданной

крутизной линейной характеристики. Затем сигнал от каждого из каналов устройства вводится в блок 8 памяти и после соответствующего суммирования с сигналами остальных каналов ( с уче35 том геометрии ракурсов просвечивания, соответствующих каждому из каналов) направляется в блок 9 индикации. С помощью блока индикации сигнал, поступивший из блока памяти 8, отобрало жается в виде распределения интенсивности свечения индикаторов, которое соответствует изменению распределения показателя преломления в выбранном сечений объекта. С помощью блока

45 12 выделениь интенсивности по порогу при необходимости в блоке индикации отображаются определенные зоны интенсивности сигнала (т.е. зоны значений изменения показателя преломления),

50 интересующие оператора. При известных параметрах и характеристиках данного устройства на выходе последнего получают количественную информацию об абсолютных значениях изменения показа55 теля гфеломления в выбранном сечении. Изменяя расположение блока фотоприемников относительно плоскостей изображения интерферограмм, или используя

дополнительные блоки фотоприемника, получают информацию о любом сечении исследуемого прозрачного объекта, а значит и обо всем объекте в целом.

Быстродействие устройства составляет единицы микросекунд. Блок-памяти обеспечивает возможность хранения полученной информации с последующим воспроизведением ее в любой заданный момент времени. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать количественную информацию об изменениях трехмерных фазовых объектов в реальном времени с точностью, максимально возможной при заданном коли- честве ракурсов просвечивания.

Предложенный способ измерения изменений трехмерных фазовых объектов за счет использования электронных устройств для преобразования информации о характере распределения интерференционных полос на интерферограмме в электрические сигналы с последующей их фильтрацией и формированием суммарного изображения позволяет с большой скоростью осуществлять все необходимые для восстановления искомого распределения операции при повышенной точности выполнения каждой из операций. Так, например, использование в фотоприемном блоке линейки или матрицы фотоприемников на базе ПЗС, обеспечивающих разрешение 100 л/мм позволяет существенно повысить, по сравнению с известными, методами, точность получения информации о распределении интерференционных полос. Использование электронных систем для осуществления операции to -фильтрации с целью последующего формирования отфильтрованного суммарного изображения позволяет осуществить эту операцию с высокой точностью за очень короткое время (10с) Возможность использования для отображения отфильтрованного суммарного изображения блока индикации с большим

количеством элементов индикации (tOOx к 100 элементов и более), обеспечивает при высоком быстродействии высокое разрешение, а следовательно, высокую точность отображения суммарного изображения.,

П р и м е р. На входе макета устройства, изготовленного по данному способу, использовали линейку фотоприемников с разрешением 15 л/мм. Для осуществления операции и -фильтрации использовали стандартный анализатор импульсов, выход блока индикации был сопряжен с графопостроителем. На фиг.2 показаны полученные на выходе устройства линии равного уровня изменения показателя преломления внутри пламени.

Формула изобретени

Способ измерения изменений трехмерных фазовых объектов, заключающийся в том, что осуществляют многоракурсное освещение объекта когерент- 1ным световым потоком и получают го- лографические интерферогрйммы для каждого ракурса освещения, о т л чающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения возможности измерений в реальном времени, после получения голо- графических интерферограмм преобразуют оптическую информацию о распределении набега фазы на каждой интерферограмме в электрический сигнал, огибающая которого соответствует функции распределения набега фазы, после чего осуществляют частотную фильтрацию упомянутого сигнала и путем суммирования амплитуд сигналов для всех ракурсов освещение объекта формируют отфильтрованное суммарное изображение, по которому судят об изменении объекта.

К dpyeufi ка- налом

Щ

Изобретение относится к области голографической интерферометрии. Цель - повышение точности измерений и возможности измерений в реальном времени. На интерферограммах вьщеляют участки, соответствующие одному и тому же выбранному сечению объекта. Для кажл.ой из интерферограмм преобразуют оптическую информацию о распределении набега фазы в выбранном -участке интерферограммы в злектрический сигнал. Огибающая сигнала соответствует функции распределения набега фазы зондирующего излучения для данного ракурса просвечивания неоднородности. Для каждого из ракурсов осуществляют частотную фильтрацию полученного сигнала с помоп ью фильтра, охватывающего всю область частотного спектра данного сигнала. Из отфильтрованных таким образом сигналов формируют суммарное изображение. Это изображение при достаточном количестве ракурсов просвечивания полностью соответствует изменению распределения показателя преломления в выбранном сечении объекта. 2 ил. с

Ш

т

т

&n S-2-W

АП 20-2-Ю

300

280 230

n SO-lt-M Фиг.

Составитель В.Аджалов Редактор Л.Пчелинская Техред М.Ходанич Корректор Т.Колб

Заказ 4717/50 Тираж 436Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

SO

tn

320

300

280 230

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4