Голографический интерферометр Советский патент 1991 года по МПК G01B9/04 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для получения топографических интерферог- рамм, и может быть использовано в материаловедении, металлургии, химии при изучении характеристик объектов, испыты- аэющих температурные изменения в условиях переменного температурного влияния окружающей среды.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства путем увеличения скорости компенсации разности фаз интерферирующих объектных световых полей и увеличение информативности получаемых данных путем создания трехмерных оптических систем.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема топографического интерферометра: на фиг. 2 - расположение трех стоек для крепления оптических элементов.

Топографический интерферометр содержит сферическое основание 1. источник 2 когерентного излучения, тсветовой сигнал от которого поступает в иллюминатор 3 основания 1. На основании 1 закреплены оптические элементы в оправах1 светоделители 4,5. б, зеркала 7 и 8. узлы микрообъектив - микродиафрагма 9, 10 и 11. На основании 1 закреплены голограммы 12,13, 14, исследуемый объект 15, телекамеры 16, 17, 18 и люк 19.

Оптические элементы 9. 10 и 11 размещены на верхнем основании a be усеченной пирамиды, ребрами которой являются оси стоек ad, be и cf, при этом высота пирамиды Oz/Оз совладает с осью симметрии узла мик- рообьектиа - диафрагма 9 (либо 10 или 11).

Голографический интерферометр работает в режиме облучения тепловыми потоками от внешних источников, а также от

s

ё

СЛ

О О

ГО

лазера и исследуемого объекта следующим образом.

Лазерный пучок от источника 2 когерентного излучения поступает внутрь сферического основания 1 через люк 3. Опорные пучки формируются путем отражения лазерного пучка от светоделителей 4 и 5, отражения от зеркал 7 и 8 и расширения пучка узлами микрообъектив - диафрагма 9 и 10. Объектный пучок формируется путем отражения лазерного пучка от светоделителей 4 и 5, расширяется микрообъективом и освещает объект 15.

На пути луча от источника 2 до микрообъектива 11 могут устанавливаться дополнительные светоделители для формирования новых опорных и объектных пучков с целью получения дополнительной информации об объекте 15 и максимального использования объема сферического основания 1 путем создания трехмерныхси- стем.

Регистрация голографических интерфе- рограмм осуществляется телевизионными камерами 16 и 17, установленными за голограммами 12 и 13. Перед объектом 15 могут устанавливаться голограмма 14, полупрозрачная пластина 6 и телекамера 18.

Для замены исследуемого объекта, голограмм, для сборки новых схем голографирования или проведения профилактических работ оператор открывает люк 19 и производит необходимые действия. Затем люк 19 герметизируют и производится дистанционное управление воздействием на исследуемый объект 15 и получение голо- графических интерферограмм.

Ветви трехмерной оптической системы строятся симметрично относительно центра сферической оболочки. Размещение осей стоек вдоль ребер усеченных пирамид, вершины которых совпадают с центром сферической оболочки, а высоты совпадают с осью симметрии оптических элементов, позволяет направить все стойки по радиусам сферы и, таким образом обеспечить симметричность системы и идентичность требований к стойкам. Поэтому при изменении температуры основания длины пути лучей в ветвях изменяются одинаковым образом, что обеспечивает компенсацию разности фаз интерферирующих объектных полей. Кроме того, минимальная площадь основания (сферической поверхности) позволяет за более короткое время достигнуть выравнивания температуры при ее локальном нагреве, что увеличивает скорость компенсации разности фаз.

Выбор длины стоек как произведения

радиуса сферической оболочки на отношение коэффициентов линейного температурного расширения материалов основания и стоек обеспечивает неизменность расстояния оптических элементов до центра сферы

и неизменность их ориентации при изменении температуры локальных участков сферической оболочки. Вследствие малой массы стоек и определенного выбора их длины изменение длины стойки компенсируетместную выпуклость или вогнутость на сфере, возникающих ввиду локального изменения ее температуры, и положение оптического элемента относительно центра сферы не изменяется, а скорость компенсации практически равна скорости приобретения стойкой температуры участка основания, на котором стойка закреплена. Если в известном устройстве при локальном изменении температуры основания требуется определенное время для того, чтобы все основание и стойки оптических элементов приняли одинаковую температуру, то в предлагаемом интерферометре требуется гораздо меньшее время для компенсации

разности фаз интерферирующих объектных полей, т.е. помехозащищенность выше.

Формула изобретения

Голографический интерферометр, содержащий источник когерентного излучения, основание, стойки, размещенные на основании симметрично относительно его центра, и оптические элементы, установленные на стойках, отличающийся тем. что, с целью повышения помехозащищенности и увеличения объема получаемой информации, основание выполнено в виде сферической оболочки, оси стоек размещены вдоль ребер усеченных пирамид, вершины которых совпадают с центром оболочки, оптические элементы ориентированы так. что их оси направлены вдоль высот пирамид, а длина L стоек удовлетворяет соотношению L R -ОсфОст,

где R - радиус сферической оболочки;

2сф , Ост коэффициенты линейного температурного расширения материала оболочки и стоек соответственно.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для получения топографических интерфе- рограмм, и может быть использовано при изучении объектов, испытывающих температурное нагружение. Целью изобретения является повышение помехозащищенности за счет увеличения скорости компенсации разности фаз интерферирующих волн и увеличение объема получаемой информации за счет обеспечения возможности соединения трехмерных оптических систем. Излучение источника 2 когерентного излучения попадает через люк 3 внутрь сферического основания 1. Опорные пучки формируются светоделителями 4 и 5, зеркалами 7 и 8 и микрообъективами 9 и 10, а объектный пучок - микрообъективом 11. Регистрация голограмм осуществляется телекамерами 16 и 17, установленными за голограммами 12 и 13. 2 ил.