Импульсная голографическая установка Советский патент 1993 года по МПК G01B9/21 

Изобретение касается исследования динамического напряженно-деформированного состояния сооружений и конструкций методом фотоупругости,

Известна киноголографическая установка, основанная на применении световых линий задержки. Установка предназначена для высокоскоростной регистрации быстро- протекающих процессов с интервалом между кадрами около 40 не и не может быть использована для регистрации процессов в пределах 10-500 мкс. Кроме того, установка сложна в настройке и требует больших площадей для установки оптической линии з.а- держки (до 20 м в длину).

Известна многокадровая голографиче- ская система регистрации быстропротекаю- щих процессов, основанная на принципе формирования динамического интерферометра Фаби-Перо, база которого изменяется путем изменения величины импульсного напряжения, приложенного к пьезокерами- ческому основанию одного из зеркал.

Установка обладает несколькими недостатками, главными из которых являются неадекватность восстановленного изображения фиксируемо предмету и сложность создания многоимпульсного ступенчатого напряжения, воздействующего на пьезок- ристалл интерферометра Фаби-Перо.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является двухимпульс- ная голографическая установка для исследования быстройротекающих процессов, содержащая два i/оноимпульсных когерентных источника сьета (ИС), связанных синхронизирующим устройтвом (СУ), поляризационный (ПСД) и два обычных светоделителя (СД), оптические элементы для формирования предметного и двух опорных

XI СО О СО XI О

пучков, направленных на фотопластину (ФП).

Недостатком известной установки является низкая производительность из-за невозможности получения голограмм для трех и более моментов времени при одном импульсном воздействии на объект.

Целью изобретения является повышение производительности установки за счет получения голограмм для трех моментов времени при одном импульсном воздействии на объект.

Указанная цель достигается тем, что в импульсную голографическую установку для динамических исследований, содержа- щую импульсный источник света, размещённые по ходу излучения светоделитель для формирования опорного и предметного пучков, установленный в опорном пучке поляризационный светоделитель, зеркала для формирования пучков и фотопластинку, и блок синхронизации, выход которого сопряжен с входом импульсного источника света. При этом установка снабжена двумя оптическими затворами и дополнительным поляри- зационн-ым светоделителем. Оптические затворы установлены в опорном пучке и их входы сопряжены с выходом блока синхронизации, поляризационные светоделители размещены по ходу излучения, соответственно, за каждым из оптических затворов, зеркала размещены по ходу отраженного от поляризационных светоделителей пучков, а импульсный источник света выполнен в виде источника формирования трёх импульсов.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая импульсная голографическая установка отличается тем, что в ней установлен многоимпульсный источник света и два оптических затвора в опорном пучке, после каждого из которых установлено по одному поляризационному Светоделителю и зеркалу, причем оптические затворы связаны с помощью синхрони- зирующего устройства с оптическим затвором импульсного источника света.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывают, что оптические затворы, поляризационные светоделители и .многоимпульсные лазеры широко известны.

Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство для исследования динамического напряженно-деформирован- ного состояния сооружений и конструкций приводит к увеличению производительности установки. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию существенные отличия.

На чертеже приведена структурная схема установки для исследования динамического напряженно-деформированного состояния сооружений и конструкций методом фотоупругости. Установка содержит многоимпульсный источник света 1, светоделитель 2, коллиматор 3, исследуемый объект 4, фотопластину 5, зеркало 6, оптический затвор 7, поляризационный светоделитель 8, зеркало 9, оптический затвор 10, поляризационный светоделитель 11, зеркало 12, расширители 13, устройство синхронизации 14, к которому подключены внутренний оптический затвор импульсного источника динамического воздействия на объект 15 исследования.

Установка работает следующим образом.

Первая экспозиция фотопластины 5 производится без нагружения объекта исследования методом сфокусированного изображения, для чего производится запуск устройства синхронизации, который выдает на оптический затвор импульсного источника света 1 серию из трёх импульсов с заданной временной задержкой, причем одновременно с первым подается импульс на оптический затвор 7, а одновременно с вторым на оптический затвор 10. При этом первый световой импульс от источника света 1 с вертикальной поляризацией делится с помощью светоделителя 2 на рабочий лучок, который через коллиматор 3, исследуемый объект 4 направляется на фотопластину 5 и опорный, направляемый с помощью зеркала 6 через открытый оптический затвор 7, поляризационный светоделитель 8, отражающий вертикальную поляризацию, зеркало 9 и расширитель 13 на фотопластину 5. Второй световой импульс также делится на рабочий, проходящий через оптические элементы 2,3,4, попадая на фотопластинку 5 и опорный, направляемый зеркалом 6 через выключенный затвор 7, поворачивающий вертикальную поляризацию до горизонтальной, поляризационный светоделитель 8, включенный оптический затвор 10, поляризационный светоделитель 11 и расширитель 13 на фотопластинку 5. Третий световой импульс также делится на рабочий, проходящий через элементы 2-4 на фотопластинку 5, и опорный, проходящий через затвор 7, преобразующий вертикальную поляризацию в горизонтальную оптический затвор 10, преобразующий горизонтальную поляризацию света в вертикальную и отражаясь от поляризационного светоделителя 11 и зеркала 12, через расширитель 13 попадает на фотопластину 5.

Вторая экспозиция фотопластины производится при динамическом нагружении

исследуемого объекта, для чего на устройство динамического нагружения объекта 15 подается управляющий импульс, затем через заданное время задержки срабатывает вся электронно-оптическая схема в изложенном ранее порядке.

В результате на фотопластине после проявления и закрепления получают голограммы для трех заданных моментов времени волновых процессов.

Экспериментальные исследования предлагаемой импульсной голографической установки показали, что производительность исследования напряжений в объекте увеличивались за счет получения голограмм для трех моментов времени при одном импульсном нагружении в 1,5 раза.

Формула изобретения Импульсная голографическая установка для динамических исследований, содер- жащая импульсный источник света,

размещенные по ходу излучения светоделитель для формирования опорного и обьект- ного пучков, установленный в опорном пучке основной поляризационный светоделитель, зеркала для формирования пучков и фотопластинку, и блок синхронизации, выход которого сопряжен с входом импульсного источника света, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности исследований, установка снабжена двумя оптическими затворами и дополнительным поляризационным светоделителем, оптические затворы установлены в опорном пучке и их входы сопряжены

с выходом блока синхронизации, поляризационные светоделители размещены по ходу излучения, соответственно за каждым из оптических затворов, зеркала размещены по ходу отраженных от поляризационных светоделителей пучков, а импульсный источник света выполнен в виде источника формирования трех импульсов.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при изучении напряженно деформированного состояния методом го- лографической интерферометрии. Целью изобретения является повышение производительности исследований. Во время первой экспозиции фотопластинки источник последовательно формирует три импульса когерентного излучения. Светоделитель делит излучение на два пучка, один из которых освещает объект, а из другого формируется опорный пучок. Благодаря использованию в канале опорного пучка двух поляризационных светоделителей и двух оптических затворов, электрически связанных с блоком синхронизации, в установке обеспечивается формирование для каждого импульса опорного пучка, характеризуемого определенной ориентацией относительно голограммы. Затем для трёх состояний объекта записываются повторные голограммы, в результате чего формируются три двухэкспо- зиционные интерферограммы. 1 ил. Ј