Способ определения качества поверхностей оптических изделий Советский патент 1989 года по МПК G01N29/00 G01B17/08 

1

Изобретение относится к неразру- шакщему контролю и может быть использовано для определения качества поверхностей оптических изделий с по-, мощью упругих колеЗаний, возбуждае- кых оптическим излучением.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет устр.анения помех, вызванных ненадежностью акустического контакта пьезодатчика с контролируемой поверхностью и наличием дефектов в изделии.

(

10

На фнг,1 представлена схема устройства для реализации способа определения качества поверхностей оптических изделий; на фиг.2 - временные профили акустических сигналов.

Устройство для реализации, способа . определения качества поверхностей оптических изделий состоит из импульсного генератора 1 излучения оптического диапазона (лазера) , светоделителя 2, датчика 3 давлений, укрепленного на противоположной облуча-

4 СД СП tsD

СО

to

31

емцй стороне изделия 4 и подключенного к входам измерительного осциллографа 5 и системы синкронизации работы осциллографа состоящей из фотодиода 6 генератора 7 задержки и генератора 8 парных импульсов,

Способ определения качества поверхностей оптических изделий осуществляется следукюрим образом.

Импульс оптического излучергня от лаэера 1 проходит светоделитель 2s, воздействует частью своей мощности на поверхность испытуемого изделия А в некоторый момент времени t и возбуждает в изделии термоупругую волну,, распространяющуюся в изделии 4е Через время t,, h - толщина изделия5 С - скорость распространения звукаS акустическая волна приходит на поверхностьJ щ отиво- пoлoж. облученнойg и воздействует на датчТ Ш 3 давления Так как механические импедансы датчика и образца не согласованЫд то часть энергии акустической волны отряжается обратно g а часть воздействует на датчик 3 вызывая электричес1шй ток через его нагрузку, подключенную к входам осциллографа 5 о

Акустический сигналg отразившийся в образцвд через время 2h/Cu попадает на испытуемую поверхность, отражается от нее и через время ЗН/Ср снова попадает на датчик 3 давлений вызывая в его нагрузке новый электрический сигнал. Сравнивая амплитуды

о,цик paj3 прошедшего через образец импульса О, С5 и трх-скды ;про- гаедшего С, 6 1 определяют затухание акустических сигналов об в образце 3 и амплитуду возбуждаемого на облучаемой поверхности сигнала Gg

InCGjG Oj ,-G,l

oih

0-51

och

Кроме того, для большей точности измерений необходимо регистрировать сигналы гфи разных чувствительнос- тях осциллографа 5 и с возможно большим временнь разрешением. Это достигается за счет использования работы измерительного осциллографа 5 в режиме Поочередно Часть мощности от оптического квантового генератора 1 с помощью светоделителя 2 направляется на фотодиод 6 Им

пульсом последнего запускается генератор 7 задержки, вьщающий импульс через время t h/Cg , который запускает генератор 8 парных импульсов, С выходов генератора 8 парных импульсов снимаются два импульса: один задержанный на время Ь/С относительно импульса, снимаемого с фотодиода 6, и второй, задержанный на время 3h/Coe Эти импульсы осуществляют запуск двух разверток измерительного осциллографа 5. Верхняя граница энергии воздействующего импульса оптического диапазона (1,0 Дж) определяется порогом разрушения поверхности наиболее тугоплавких материалов. Нижняя граница знергии воздействуищего импульса (10 Дж) лимитируется чувствительностью измерительной аппаратуры при минимальном поле облучения. Выбор диапазона длительностей возбуждаемого акустического импульса диктуется теми обстоятельствами,

что при временах воздействия потока оптического излучения 10 с происходит квазистатическое расщирение зоны поглощения энергии и акустический отклик характеризует только эту фазу растяжения.

Использование длительностей воздействия, меньших 10 с, ограничивается возможностями аппаратуры, 2g Принимают акустические сигналы один

и трижды прощедпие исследуемое оптическое изделие. Измеряют амплитуды волны сжатия и растяжения у обоих акустических сигналов.

На фиг.2 приведены типичные осциллограммы акустических сигналов, полученные при испытаниях медных зеркал. Первая полуволна акустического сигнала осциллограммы 1 соответствует импульсу сжатия с амплитуой G, возникающему в образце вследствие воздействия лазерного излучения и прищедщему на поверхность, противоположную облученной и на киторой помещен датчик давления. Вторая полуволна осциллограммы 1 (с амплитудой С) соответствует импульсу растяжения, возникающему на этой же поверхности после отражения от

нее импульса сжатия. Переотраженная волна, характеризуемая осциллограммой II, также вызывает импульс сжатия с амплитудой 6 и импульс растяжения (амплитуда G j ),

Аналогичные операции проводятся с эталонным оптическим разделением и по измеренным амплитудам определяют величину среднего арифметического отклонения профиля шероховатости Rg и коэффициент у , показывающий относительное влияние посторонних включений на поглощение энергии и позволяющий судить о степени загрязнения поверхности.

,

RV§)-,-4l

(ш(5.

о

/2 . &Ги

.(z:.i)9)

о V- (T-f г ,(jU

В приведенных выражениях индексом И обозначены величины, измеряемые при воздействии облучения на испытуемую поверхность, а индексом Э - на эквивалентную поверхность с известными свойствами.

Формула изобретения

Способ определения качества поверхностей оптических изделий, заключаюпшйся в том, что на поверхность контролируемого изделия воздействуют лазерным излучением, возбуждают акустический сигнал, принимают этот сигнал на другой стороне изделия, измеряют его параметры и на основании сравнения с параметрами эталонного образца определяют качество поверхностей оптических изделий, отличающийся тем, что

с целью повышения точности измерений, воздействуют серией импульсов лазерного излучения с энергией от 10 до 1 Дж, длительностью от 10 с, дополнительно принимают переотраженньм акустический эхо-сигнал, измеряют амплитуды волны сжатия и растяжения прошедшего и переотраженного акустических сигналов, а качество поверхностей оптических изделий определяют по отношению измеренных амплитуд.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения качества поверхностей оптических изделий с помощью упругих колебаний, возбуждаеь 1х оптическим излучением. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет устранения помех, вызванных ненадежностью акустического контакта пьезодатчика с контролируемой поверхностью и наличием дефектов в изделии. Согласно способу определения качества поверхностей оптических изделий на контролируемое изделие воздействуют серией импульсов оптического излучения с энергией 10 -1 Дж, длительностью 10 -10 с для возбуждения серии акустических сигналов. Принимают на другой стороне изделия импульсы упругих колебаний, прошедших изделие один раз и трижды. Измеряют амплитуды сжатия и растяжения в этих акустических импульсах. Проводят подобные измерения в эталонном образце и с учетом измеренных амплитуд определяют качество поверхностей оптических изделий. 2 ил. (Л

Ш//г/

io

Шиг.1