Голографический способ определения остаточных напряжений Советский патент 1991 года по МПК G01B5/30 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и предназначено для определения остаточных напряжений методом голографической интерферометрии.

Целью изобретения является повышение производительности и точности определения остаточных напряжений.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ определения остаточных напряжений; на фиг.2 - схема восстановления и наблюдения голографи- ческого изображения; на фиг.З - интер- ферограмма, поясняющая методику осуществления способа.

Устройство для реализации способа содержит лазер 1, коллиматор 2, фотопластинку 3 в кассете 4, блок 5 для выполнения отверстий, индентор 6 и непрозрачный экран 7 с прозрачным участком 8 (отверстием), совпадающим по форме с зондирующим отверстием 9 на поверхности исследуемого объекта 10.

- Схема восстановления и наблюдения голографического изображения, полученного при записи на встречных пучках, состоит из источника 11 коллимированного белого света, освещающего фотопластинку 3, полупрозрачного зеркала 12 и блока 13 регистON Ю ON 00

44 GO

рации и обработки восстановленного изображения 14.

Способ осуществляют следующим образом.

При регистрации открывают кассету 4. Луч лазера 1, пройдя коллиматор 2 и преобразовавшись в световой пучок необходимой формы, освещает фотопластинку 3 и сквозь нее поверхность исследуемого объекта 10, отразившись от которой он вновь попадает на фотопластинку 3, в результате чего осуществляется регистрация голограммы поверхности исследуемого объекта 10. Закрыва ют кассету 4 и с помощью блока 5 выполняют отверстие 9 (или несколько отверстий, удаленных друг от друга на достаточное расстояние) определенной формы (не обязательно цилиндрической). Вблизи отверстия внедряют и удаляют индентор 6 и повторно экспонируют фотопластинку 3 с тем же временем экспозиции. После этого- между фотопластинкой 3 и поверхностью исследуемого объекта 10 располагают непрозрачный экран 7 с прозрачным участком Вив третий раз экспонируют фотопластинку 3. Для устранения ненужной засветки, ухудшающей качество изображения, параллельно экрану 7 может быть дополнительно размещен идентичный экран 7 между коллиматором 2 и фотопластинкой 3. Время третьей экспозиции зависит от освещенности отверстия.

При восстановлении и наблюдении го- лографического изображения коллимиро- ванный белый свет источника 11 отражается от фотопластинки 3, полупрозрачного зеркала 12 и попадает в блок 13 регистрации и обработки восстановленного изображения 14. По полученной таким образом интерферограмме определяют, количество и конфигурацию интерференционных полос вокруг отверстия, характер их взаимодействия с полосами, вызванными внедрением индентора, геометрические параметры отверстия. Используя эти данные и известную методику, определяют величину, знак и ориентацию главных осей оста- точных напряжений.

На фиг.З представлены типичная для такого способа регистрации интерферог- рамма и методика ее расшифровки. Оси симметрии интерференционной картины X и Y ориентированы вдоль направлений главных напряжений. Полосы 15, ориентированные в направлении X, отклоняются к полосам 17, вызванным внедрением индентора (притяжение), и соответствуют растягивающим напряжениям. Полосы 16 в направлении Y отклоняются от полос 17, вызванных внедрением индентора (отталкивание), и соответствуют сжимающим напряжениям. Затем в соответствии с предлагаемым способом фокусируют координатный микроскоп на поверхности объекта и определяют форму и поперечные размеры отверстия на поверхности объекта. После этого, перемещая микроскоп вдоль оси, сфокусируют его на дно отверстия и по показанию лимба определяют глубину отверстия. Аналогично, перемещая микроскоп вдоль и поперек оси, определяют форму и размеры дна отверстия. Измерив геометрические размеры отверстия, вычисляют объем изъятого материала и определяют отношение глубины к поперечному размеру для эквивалентного отверстия правильной формы (цилиндр, призма, конус-и т.д.). Строят график зависимости порядка интерференции N от расстояния до кромки

отверстия I и по известной методике определяют величину остаточных напряжений.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить производительность процесса измерения за счет возможности

считывания всех требуемых для расшифровки данных с голограммы без необходимости дополнительных измерений на исследуемом объекте и повысить точность измерения остаточных напряжений за счет

повышения точности измерений геометрических размеров отверстия.

Формула изобретения

1. Голограф ический способ определения остаточных напряжений, заключающийся в том, что освещают объект когерентным излучением, записывают голограмму объекта, выполняют в объекте глухое отверстие, вблизи отверстия осуществляют внедрение

в поверхность индентора, вновь записывают голограмму объекта, восстанавливают с двухэкспозиционной голограммы изображение объекта, регистрируют параметры интерференционной картины на восстановленном изображении, измеряют геометри- / ческие размеры отверстия и по полученным данным определяют величину, знак и ориентацию остаточных напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения

0 производительности и точности определя- ния остаточных напряжений, измерение геометрических параметров отверстия осуществляют на восстановленном изображении объекта.

5 2. Способ по п.1, о т.л и ч а ю щ и и с я тем, что измерение глубины отверстия осуществляют последовательной фокусировкой координатного микроскопа на изображения поверхности объекта и поверхности дна отверстия.

3. Способ поп.1,отличающийся тем, что повторную запись голограммы объекта осуществляют последовательным освещением сначала всей исследуемой поверхности объекта, а затем лишь участка поверхности, в котором выполнено отверстие.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при определении остаточных напряжений методом голографической интерферометрии. Целью изобретения является повышение производительности и точности измерений за счет определения по голографическому изображению как поля перемещений, так и геометрических параметров отверстия. Освещают поверхность объекта когерентным излучением и осуществляют запись голограммы объекта. После этого выполняют в объекте несквозное отверстие и в окрестности отверстия внедряют в поверхность индентор. Повторно записывают голограмму объекта и восстанавливают с полученной двухэкспозицион- ной голограммы изображение объекта, покрытое интерференционными полюсами. На восстановленном изображении определяют геометрические параметры отверстия, например путем последовательной фокусировки микроскопа на поверхность объекта и поверхность дна отверстия. По распределению интерференционных полос и информации о геометрических параметрах отверстия определяют величины, знак и ориентацию остаточных напряжений. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. со С

Фиг.1

Г

Фиг. 2

ФшЗ