Способ определения поля перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B9/21 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения поля перемещений точек поверхности объекта методами спекл-интер- ферометрии.

Целью изобретения является повышение информативности определения поля перемещений волокнистых композиционных материалов типа боралюминий путем обеспечения возможности формирования изображения всей поверхности.

На чертеже представлена оптическая схема, используемая для записи спекл-фо- тографий.

Оптическая схема содержит источник 1 когерентного излучения, расположенные по ходу излучения плоские зеркала 2 и 3, предназначенные для формирования пучка, освещающего исследуемый участок по

верхности под углом ft , расположенные по ходу отраженного излучения объектив 4 и установленную в плоскости изображения фотопластинку 5, на которой записывается изображение объекта 6.

Способ осуществляют следующим образом.

Освещают исследуемый участок объекта пучком когерентного излучения от источника 1 когерентного излучения. При этом с помощью зеркал 2 и 3 пучок излучения ориентируют под углом у к поверхности объекта 6, удовлетворяющим соотношению

о ю

00

о со

(1)

2f( 1 + 1/m ) где f, D - фокусное расстояние и диаметр апертуры объектива 4;

m - коэффициент увеличения оптической схемы формирования изображения.

Из отраженного излучения с помощью объектива 4 формируют изображение исследуемого участка поверхности объекта с коэффициентом увеличения т. Записывают изображение на фотопластинке 5 до и после деформирования объекта. Благодаря выполнению условия (1) на фотопластинке регистрируется изображение всей исследуемой поверхности, независимо от характера отражения излучения ее отдельными участками. После проведения фотохимической обработки фотопластинку освещают когерентным излучением и, используя любой из известных методов получения интерференционных полос с двухэкспозйционн.ой спекл-фотографии, регистрируют картину полос, по которой опре- деляют поле перемещений по всей исследуемой поверхности.

Условие (1) на ориентацию освещающего пучка получено из следующих предпосылок. При изучении композиционных материалов на уровне отдельных их составляющих исследуется малый участок поверхности при большом увеличении. Этот участок, значительно меньший размеров апертуры объектива, располагают в параксиальной области и освещают неразведенным пучком лазерного излучения. Обьектив формирует изображение из излучения, рассеянного в пределах его угловой апертуры. При использовании объектива с фокусным расстоянием f и диаметром апертуры D и формировании изображения с коэффициентом увеличения m угловая апертура входного зрачка равна:

п - .. . D . .п

Т( 1 + 1/т ){

Для того, чтобы формировалось изображение всей исследуемой поверхности необходимо, чтобы как диффузная составляющая, так и зеркальная составляющая попадали в апертуру объектива. Поскольку для участков с преобладанием зеркальной составляющей индикатриса рассеяния ориентирована в непосредственной близости от направления зеркального отражения и угол зеркального отражения равен углу падения освещающего пучка, то при выполнении условия (1) достигается возможность получения изображения по всей поверхности и, следовательно, определения поля перемещений, что повышает информативность предлагаемого способа. Пример. Исследовано поле перемещений на поверхности поперечного сечения трубы из боралюминия. Исследуемый участок имел размеры 1,5x1,0 мм и представлял собой 5 рядов борных волокон диаметром 150 мкм, расположенных в алюминиевой матрице. Торцы борных волокон преимущественно отражают свет под углом

зеркального отражения, а участки поверхности с алюминиевой матрицей диффузно отражают падающее на них излучение. Для формирования изображения с коэффициентом увеличения использовали объектив с фокусным расстоянием f 85 мм и диаметром апертуры мм. Для данных условий формирования изображения угловая апертура входного зрачка составляла ,8°. Исследуемый участок освещали нерасширенным (6-2 мм) пучком когерентного излучения от лазера ЛГН-215 (А 0,6328 мкм). Освещение осуществляли под двумя углами: /3i 30° иД 8° а 12,8° В первом случае, соответствующем использованию способа-прототипа, на участках, соответствующих торцам борных волокон, изображение не формировалось, и на этих участках перемещение не было определено. При освещении под углом /fo, удовлетворяющим условию (1), изображение формировалось по всей исследуемой поверхности объекта. В результате обработки полученной двухэкспозиционной спекл-фотографии было определено пол - перемещений по

всей поверхности.

Таким образом, выполнение условия (1) на освещение поверхности позволяет повысить информативность путем обеспечения возможности определения поля перемещений по асей исследуемой поверхности.

Формула изобретения Способ определения поля перемещений точек поверхности объекта, заключающийся в том, что объект освещают пучком когерентного излучения, формируют с помощью объектива изображение объекта и записывают изображение на фотопластин5 ке, после деформирования объекта вновь записывают его изображение на той же фотопластинке, затем фотопластинку после фотохимической обработки освещают и регистрируют картину полос, по парамет0 рам которой определяют поле перемещений, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности, освещение осуществляют пучком, ориентированным к поверхности объекта под углом

5 / , удовлетворяющим соотношению

Р 2t(1 + 1/m)

где f, D - фокусное расстояние и диаметр апертурь1 объектива; m - коэффициент увеличения оптической схем ы,

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения поля перемещений точек поверхности объекта1 методами спекл-интер- ферометрии. Целью изобретения является повышение информативности определения поля перемещений волокнистых композиционных материалов типа боралюминий путем обеспечения возможности формирования изображения по всей поверхности. Объект освещают пучком когерентного из-, лучения под углом уЗ D (1 + 1/m) и формируют из отраженного излучения с помощью объектива с апертурой D и фокусным расстоянием f изображение с коэффициентом увеличения т. Записывают изображение на фотопластинку до и после перемещения объекта. После фотохимической обработки фотопластинку освещают когерентным излучением и регистрируют картину полос, по которой определяют поле перемещений. 1 мл. со