Способ голографического контроля однородности физико-механических свойств материалов Советский патент 1991 года по МПК G01B9/27 

(f.ff f C/LL f73f

Изобретение относится к топографическим способам исследования объектов и может быть использовано при изучении физико-механических свойств материалов и неразрушающем контроле изделий.

Известны способы голографического контроля однородности физико-механических свойств материалов, заключающиеся в том, что регистрируют двухэкспозиционную голограмму обьекта, нагружают объект между экспозициями и по картине интерферен- ционных полос выявляют зоны неоднородности физико-механических свойств материалов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ голографического контроля однородности физико-механических свойств материалов, заключающийся в том, что регистрируют голограммы поверхности образца, нагревают его, в реальном времени проводят интерференционное сравнение поверхности нагретого образца с ранее записанной и выявляют зоны неоднородности физико-механических свойств материалов.

Однако известный способ характеризуется недостаточной их информационностью из-за невозможности определения изменения коэффициентов линейного теплового расширения по толщине образца.

Цель изобретения - повышение информативности способа путем контроля однородности коэффициента линейного температурного расширения (КЛТР) материала по толщине образца.

На чертеже представлено устройство, позволяющее реализовать способ.

Устройство содержит коллиматор 1, полупрозрачное зеркало 2, образец 3, нагреватель 4, блок 5 управления интерференционными полосами, датчик 6 температуры, фотопластинку 7, зеркало Б, линзы 9 и 11, диафрагму 10, экран 12.

Способ осуществляют следующим образом.

Луч лазера расширяется и коллимирует- ся коллиматором 1 и через полупрозрачное зеркало 2 освещает поверхность образца 3. Вторая часть светового потока, отразившись от зеркала 8, попадает на фотопластинку 7, Свет.1 отраженный от поверхности образца 3. также попадает на фотопластинку 7. Над образцом 3 укреплена фотопластинка 7. Зеркало 8 расположено под углом к фотопластинке 7. Линза 9 установлена так, что образец 3 находится в ее фокальной плоскости за фотопластинкой 7. На фокусном расстоянии fi линзы 9 помещается диафрагма 10, за которой расположена линза 11. Диафрагма 10 и экран 12 находятся в

фокальных плоскостях линзы 11 (фокусное расстояние f2).

После экспонирования фотопластинка 7 подвергается фотохимической обработке,

высушивается и с высокой точностью возвращается на место экспонирования. Голо- графическое изображение совмещается с самим образцом 3 и на экране 12 через фильтрующую линзу 9, диафрагму 10 и лин0 зу 11 наблюдают изображение объекта 3 без интерференционных полос, Затем включают нагреватель 4 и нагревают образец 3 до температуры, фиксируемой датчиком 6 температуры. Если образец 3 неоднороден по

5 толщине, имеет слои из различных материалов, то при нагреве он изгибается и на экране 12 возникают замкнутые интерференционные полосы. Далее совмещают центр интерференционной картины с гео0 метрическим центром образца с помощью блока 5 управления полосами, подсчитывают количество замкнутых интерференционных полос и фиксируют температуру нагрева, соответствующую данному количе5 ству полос. При однородном нагреве образца 3, у которого коэффициент линейного температурного расширения (КЛТР) не изменяется по его объему, последний деформируется однородно, все элементы образца

0 деформируются одинаково без изменения формы наружной поверхности. При неоднородном нагреве температурная деформация поверхности образца 3 зависит от распределения температуры и физико-ме5 ханических свойств (прежде всего КЛТР) по объему образца. Для того чтобы по температурной деформации поверхности выявить изменение КЛТР по образцу, необходимо использовать однородный гарев. В этом

0 случае неоднородность температурной деформации поверхности определяется только характером и степенью изменения КЛТР по объему образца. В случае скачкообразного изменения КЛТР в одном направлении

5 (по толщине образца) неоднородность деформации его поверхности имеет вполне определенный характер. При однородном нагреве незакрепленной двухслойной пластины ее плоская поверхность переходит в

0 сферическую. При прочих равных условиях прогиб поверхности образца тем больше, чем больше изменение КЛТР на границе слоев. То же происходит при более сложном скачкообразном законе изменения КЛТР на

5 границе слоев по толщине пластины (многослойные материалы). В этом случье прогиб определяется степенью асимметрии функции, описывающей скачкообразное изменение КЛТР по толщине, относительно фединной плоскости пластины (образца).

При однородном нагреве образца с плавным или скачкообразным и симметричным изменением КЛТР по толщине относительно ее середины изгиба не будет.

Таким образом, по прогибу наружной поверхности однородно нагретого и незакрепленного образца неоднородного материала можно определить характер и степень изменения КЛТР по толщине образца, а в случае двухслойной пластины - такие параметры неоднородности, как разность КЛТР и отношение модулей упругости слоев или отношение их толщин.

Формула изобретения 1. Способ голографического контроля однородности физико-механических свойств материалов, заключающийся в том, что устанавливают образец, освещают поверхность образца когерентным излучением, регистрируют голограмму его поверхности, обрабатывают голограмму, устанавливают ее на место регистрации, на- гревают образец и по картине интерференционных полос выявляют локальные неоднородности, отличающий- с я тем, что, с целью повышения информативности способа путем обеспечения контроля однородности коэффициента линейного теплового расширения материала по толщине образца, образец устанавливают на опорах, обеспечивая свободное деформирование его поверхностей, равномерно по объему нагревают его, поддерживают температуру постоянной, и регистрируют интерференционную картину по схеме с максимальной чувствительностью к нормальной составляющей вектора перемещения точек поверхности образца.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что контролируют температуру после установки голограммы на место регистрации, осуществляют управление интерференционными полосами, обеспечивая совпадение центра замкнутых концентрических интерференционных полосе геометрическим центром образца, и по числу концентрических полос определяют параметры неоднородности с учетом температуры нагрева.

Изобретение относится к голографиче- ским способам исследования объектов и может быть использовано при изучении физико-механических свойств материалов и неразрушающемконтро/те изделий, Цель изобретения - повышение информативности способа путем обеспечения контроля однородности коэффициента линейного теплового расширения материала по толщине образца. Для этого образец устанавливают на опорах, обеспечивая свободное деформирование его поверхностей, равномерно по объему нагревают его, контролируют температуру образца, регистрируют интерференционную картину по схеме с максимальной чувствительностью к нормальной составляющей вектора перемещения точек поверхности образца, осуществляют управление интерференционными полосами, обеспечивая совпадение центра концентрических интерференционных полос с геометрическим центром образца, и по числу концентрических полос определяют параметры неоднородности с учетом температуры нагрева. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Ј