Способ регистрации двух полей перемещений на одной спекл-фотографии Советский патент 1990 года по МПК G02B27/48 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в экспериментальной механике для регистрагщи полей перемещений поверхности деформируемого тела квазиплоской формы.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет увеличения контраста интерференционных полос в центральной области гало

Поставленная цель достигается тем, что производится четырехкратное экспонирование фотопластинки, причем при одной паре экспозиций, записывающих первое поле перемещений, маскируют пространственные частоты N объектного поля, удовлетворяющие

условию: ) ® 2. сймальная пространственная частота, определяемая объективом, форьирую- щим изображение; )i - фиксированная пространственная частота в спектре

объективного поля Р второй паре экспозиций, записывающих второе поле перемещений, маскируют пространственные частоты объектного поля удовлетворяющие условию

S),.

На фиг о 1 приведены зависимости контраста полос во внутреннем гало и кольцевой области для способа-прототипа (кривые 1 и 2), соответственно (К5./Ь%)2 2; l2/l a 5 я ty- продолжительность при численных апертурах F , и и для предлагаемого способа регистрации (кривые 3 и 4); на фиг о 2 - оптическая схема устройства для его реализацией предлагаемого способа; на фиг„ 3 и 4 - устройство изменения спектра пространственных частот в виде двух апертур- ных масок; на фиг. 5-8 - картины интер ференционньк полос, полученные с по(Л

с

о:

с ее ее

мощью способа-прототипа и предлагаемого способа

На фиг о 1 иллюстрируется случай, когда время экспонирования одинаков и площади круговой апертзфы равны между собой Контраст интерференционых полос в центральной области гал относящихся к полю перемещения, регистрируемому в кольцевой области ;(фиго 1, кривая 4) меньше, чем у Iспособа-прототипа, а контраст полос iсоответствующих полю, записьшаемому во внутренней области, вьше (фиГо1, кривая 3) с. Таким образом достигаетс поставленная цель - уменьшение в центральном гало контраста полос, соответствующих полю перемещений, записанному в кольцевой области, и увеличение контраста полос для .поля записанного во внутреннем гало

I Диаметр апертуры объектива d. со IU

ответствующии частоте v дает по:лучение результатов при условии d D/2, где D - максимальный диаметр апертуры объектива„

На фиг о 2 изображен лазер 5, микрообъектив 6, исследуемое тело 7, объектив 8, апертурная маска 9, СПекл-фотография 10 На фиго 3 - показаны использованные апертурные маски с кольцевой апертурой, а на фиг„ 4 - круговой (D 2d; D 1 78 мм) о На фиг „ 5-8 показаны картины интерференционных полос Юнга полученные при поточечном сканировании четьфехкратно экспонированных спекл-фотографий, зафиксированных с помощью способа-прототипа (фиг, 5 и 7) и предлагаемого способа (фиг„б и 8)„ Объектом исследования был диск, поворачиваемый вокруг оси, нормальной к его поверхности с Одно поле перемещений создавалось при повороте диска на угол Oi, , другое поле - при повороте на угол

Способ регистрации двух полей перемещений заключается в следующем

В установку (фиг 2) перед объективом, устанавливают круговую диаграмму диаметром Di , ограничивающую пространственные частоты объективного поля

;) с) --

-л f(i+M)

где Х - длина волны света;

f - фокусное расстояние объектива;

М - линейное увеличение. В рассматриваемом случае 3 ) 10 мм На фотопластинке 6 (фиГо 6) методом двух экспозиций регистрир.уют первое поле перемещений (поворот диска на уголО д ); изменяют направление освещения тела или поляризацию света для декорреляции двух, пар спекл--- структур.изображения диска; маскируют пространственные частоты объективного поля

5

0

5

0

5

0

5

i).V

L

Р;

0

i (1+мТ для чего меняют круговую диафрагму на кольцевую ( W ) методом двух экспозиций регистрируют второе поле перемещений (поворот диска на угол 6/) I производят фотографическую обработку фотопластинки и получают четырехкратно экспонированную, спекл- фотографию; сканируют четьфехкратно экспонированную спекл-фотографию нерасширенным лазерным пучком и наблюдают два концентрических дифракционных гало промодулированных полосами Юнга (фиг о 6 и 8); с помощью известного соотношения определяют величины перемещений рассматриваемой точки (И|),

соответствующие одному и другому полю л

п -- Гт 1 9 и , Q 5 v-L , ,

А

где Д - длина волны света;

i - угловое расстояние между

интерференционными полосами в кольцевой или центральной области о

Из сравнения интерференционных картин (фиг. 5 и 6) видно, что полосы во внутреннем гало для способа- прототипа (фиг. 5) промодулированы полосами, наблнщаемыми в кольцевой области о Более наглядно это видно при рассмотрении , когда поле перемещений, регистрируемое в кольцевой области, отлично от нуля, а поле, регистрируемое в центральной области, равно нулюо Картины полос, соответствующие этому случаю, и полученные с помощью способа-прототипа и предлагаемого способа, показаны на фиг. 7 и 8, По способу-прототипу полосы наблкдаются в центральной области (фиг 6 7), а по пр.едлагаемому способу они в центральной области не наблюдаются (фиг„8)

Таким образом, предлагаемьй способ позволяет цовысить точность определения перемещений, зарегистрирован516

ных во внутреннем гало, за смет увеличения контраста полос о Способ повышает точность измерений перемещений, зафиксированных во внутреннем гало на 20%о

Формула изобретения

Способ регистрации двух полей перемещений на одн ой СПекл-фотографии, заключающийся в четьрехкратном зкспо- ш-1ровании фотопластинки, причем при одной паре экспозиций, записывающих поле перемещений, маскируют пространственные частоты О объектного поля.

96

удовлетворяющие условию , «; где V2 - максимальная пространственная частота

, определяемая объективом, формирующим изображение; Y( фиксированная пространственная частота в спектре объектного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет увеличения контраста интерференционных полос в центральной области дифракционного гало, при другой паре экспозиций, записывающих попе перемещений, маскируют пространственные частоты объектного поля, удовлетворяющие условию V1.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в экспериментальной механике для регистрации полей перемещений поверхности деформируемого тела квазиплоской формы. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет увеличения контраста интерференционных полос в центральной области дифракционного гало. Повышение контраста интерференционных полос в центральной части гало достигается за счет маскирования низких пространственных частот на этапе регистрации одного из полей перемещений.

У W h

0,8

0,6

0,

0,2

I I I 1 1

О

0,1

0,8 Фиг. Г

I I

f

2D

10

Фцг.З

Фиг.

Фиг, В

Редактор Т, Парфенов;

Заказ 4118Тярэк ч52Иодпкс-юе

ВШИЛИ Государствеиногс ксм.тета п.. кзсоратекм з:, и открытиям при ГКНТ СССР . Москза, ЛЬЗ::, PavD4/.;:i иаб., д, /5

Производственно -мзяательскз,. комел.г..,т Пате.-Ч. г, .тородГ Гг гарйнГГ О

Корректор А. Обручар