Способ определения очага деформации диффузно отражающих объектов Советский патент 1989 года по МПК G01B11/16 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к определению формы очага деформации на поверхности ДИФФУЗНО отражающих объектов.

Цель изобретения - повышение точности определения границ очага деформации за счет обеспечения возможности определения очага деформации при произвольном характере деформированного состояния объекта.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно определяют ориентировочное положение плоскости локализации относительно поверхности объекта для заданных характера деформирования и геометрических параметров схемы голографического интерферометра (направлений освещения и наблюдения). Такое определение может быть осуществлено либо известными экспериментальными методами путем восстановления действительного изображения с двухэкспозиционной голограммы и визуального определения плоскости локализации относительно положения действительного изображения, либо расчетным путем. После этого определяют коэффициент увеличения системы фокусирования изображения. На основе экспериментов авторами установлена зависимость между расстоянием Д от объекта до плос-СП

о

а

кости локализации и расстоянием S от изображения объекта до плоскости локализации в пространстве изображения:

ь1

1 (4 + klf

где k - коэффициент увеличения оптической системы формирования изображения;

f - фокусное расстояние оптической системы формирования изображения.

При восстановлении голограммы пучком полихроматического излучения глубина резкости равна

(л

D

Л Д sin 0,

где - длина волны монохроматического излучения на стадии записи;

й - диапазон длин волн полихроматического излучения на стадии восстановления; D - допустимый размер кружка

рассеяния;

00 - угол падения опорного пучка на голограмму.

Таким образом, в случае о изображение объекта будет восстанавливаться без наличия полос в очаге деформации. Это условие вьшалняется при величине коэффициента увеличе- 1шя:

k (l. Ailta wi дд sine. 4f l4f л-Ло О

После этих предварительных опера- иуяй освещают квазиплоскую поверхность диффузно отражающего объекта коллимированным пучком когерентного монохроматического излучения. Из отраженного излучения формируют изоб- ражение объекта с коэффициентом увеличения k, удовлетворяющим условию (1). Записывают в плоскости изображения объект на голограмму и изменяют угол падения освещапщего пуч- ка на объект. Затем объект деформируют и записывают на ту же регистрирующую среду. Полученную двухэкспо- йиционную голограмму сфокусированного изображения восстанавливают

пучком полихроматического излучения и регистрируют интерференционную картину, по которой определяют очаг деформации.

д

5

0

5

«

5

О 5 n

5

Изменение направления освещающего пучка между экспозициями приводит к формированию регулярной интерференционной картины. Локализованной на поверхности объекта. Эта картина будет наблюдаться при восстановлении полихроматическим излучением при любом коэффициенте увеличения.

В той части поверхности, которая подверглась деформации, результирующая интерференционная картина лока- лизованд не на поверхности. При коэффициенте увеличения, определяемом выражением (1), и восстановлении полихроматическим излучением, в этой части поверхности полосы будут отсутствовать.

Таким образом, граница очага деформации определяется по границе исчезновения системы интерференционных полос. Точность измерения не зависит от направления наблюдения и характера деформированного состояния и определяется частотой регулярной системы полос, которая не зависит от условий деформирования и которую можно изменять в широких пределах. Возможность определения размеров очага деформации при значительном коэффициенте увеличения позволяет расширить возможности способа за счет обеспечения возможности исследования очага деформации при произвольном характере деформированного состояния, а также за счет исследования очага деформации малых разме- ,

|РОВ.

В частном случае деформированного состояния, при котором полосы локализованы на объекте (Л 0) самым, может быть использован известный способ, в области очага деформации система полос, обусловленная смещением восстанавливающего пучка, теряет свою регулярность, что по- зволяет легко установить размеры очага деформации.

Пример. Определяли размер в кpooчaгa деформации, возникающего при вдавливанрш стального, цилиндра диаметром 2 мм в металлическую пластину. Объект освещали коллимированным пучком когерентного излучения от лазера ЛГ-38 и получали увеличенное изображение с помощью объектива с фокусным расстоянием мм и апертурой а 15 мм. Коэффициент увеличения для заранее определенно51

го расстояния Л 20 мм в использованной оптической схеме удовлетворял условию (1) и составлял k 10. В плоскости фокусировки регистрировали голограмму сфокусированного изображения на фотопластинке типа ВР-Л. После этого объект деформировали путем вдавливания цилиндра в металлическую пластину и затем изменяли направление освещающего пучка на 0/ 6 X 10 рад. После изменения направления освещающего пучка вновь на ту же фотопластинку регистрировали голограмму сфокусированного изображения. После фотохимической обработки восстанавливали полученную двухэкспозиционную голограмму сфокусированного изображения и наблюдали интерференционную картину при восстановлении полихроматическим излучением. Поскольку при таком на- гружении объекта перемещение происходило в основном в плоскости объекта, то интерференционные полосы в области очага деформации отсутствуют По интерференционной картине бьшо установлено, что очаг деформации проникает на глубину 0,63 мм и имеет максимальную 1,15 мм.

Использование известного способа не позволило определить размеры очага деформации из-за невозможности одновременного наблюдения объекта

776

и интерференционной картины при заданном k 10. Уменьшение же коэффициента увеличения до k 1 позволит визуализировать очаг деформации. Однако из-за уменьшения изображения точность определения размеров снизилась в 5 раз.

10 Формула изобретения Способ определения очага деформации диффузно отражающих объектов, заключающийся в том, что освещают объект пучком когерентного монохро(5 матического излучения, формируют изображение объекта, записывают изображение объекта на голограмму до и после деформирования, восстанавливают полученную двухэкспозици20 онную голограмму световым излучением и регистрируют интерференционную картину, по которой определяют очаг деформации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности

25 определения границ очага деформации, формирование изобр ажения объекта . производят с увеличенным мас - табом, после записи на голограмму изображения объекта в недеформированном сос2Q тоянии изменяют угол падения колли- мированного освещающего пучка на поверхность объекта, а полученную двухэкспозиционную голограмму восстанавливают полихроматическим излучением.

Изобретение относится к измерительной технике к определению формы очага деформации на поверхности диффузно отражающих объектов. Цель изобретения - повышение точности определения границ очага деформации за счет обеспечения возможности определения очага деформации при произвольном характере деформированного состояния объекта. Объект освещают коллимированным пучком когерентного излучения, получают увеличенное изображение объекта, в плоскости фокусировки регистрируют голограмму сфокусированного изображения, после чего объект деформируют и изменяют направление освещающего пучка. Затем на ту же пластинку регистрируют голограммы сфокусированного изображения и восстанавливают полученную двухэкспозиционную голограмму полихроматическим излучением. По амперференционной картине определяют границы очага деформации.