Гетеродинный способ дифференциальной интерферометрии Советский патент 1993 года по МПК G03H1/26 G01B9/21 

Изобретение относится к голографиче- ской интерферометрии.

Известны гетеродинные способы исследования объектов в топографической интерферометрии.

Известен гетеродинный способ обработки голограмм. Способ заключается в регистрации объектной и опорной голограмм, соответствующих различным состояниям объекта, и получении интерференционной картины, изменяющейся во времени, при поступательном движении одной из голограмм Ьтносительно другой. Изменение освещенности интерференционной картины преобразуют в электрический сигнал и определяют состояния объекта по измеренной разности фаз следования электрических сигналов.

Недостатком известного технического решения является ограничение количества одновременно обрабатываемых голограмм - не более двух., .

. Цель изобретения - повышение производительности способа.

На чертеже изображена оптическая схема устройства для реализации гетеродинного способа дифференциальной интерферометрии.

Устройство содержит источник света 1, телескопическую систему 2, 3, серию голограмм 4, установленных в специальных держателях 5, механически связанных с двигателями, и систему преобразования светового сигнала в переменный электрический ток и измерения разности фаз следова- ния сигналов, включающую матрицу фотоприемников 6, соединенную с узкополосными фильтрами 7, электронную систему 8 измерения разности фаз следования электрических сигналов. ; Заявляемый способ реализуется следующим образом,

Регистрируют в интерферометре серию голограмм с периодом полос Т, например, три, соответствующих различным состояниям объекта. Голограммы 4 устанавливают в держатели 5 по ходу восстанавливающего пучка и приводят в поступательное движение, но при этом скорости выбирают так, что бы разности их для произвольно выбранных пар голограмм не совпадали - Vi, /2. з.

Предположим, что амплитудные пропускания голограмм имеют вид:

ел

с

VJ чэ

ю ю

cos

+ COS

2 ЯХ

+ COS

J: 27ГХ

т

2 JTX

P

йNгде х - текущая координата в направлении перпендикулярном полосам на голограммах; и.с эз--изменения фазы, вызванные обьектрм в различных состояниях. Голограмм гйсйещаются плоской волной с комплексной 1мплитудой

АО exp(tot),(4) где со- циклическая частота света, Учитывая, что голограммы движутся с постоянными скоростями Vi, Va, Уз, то восстановленный пучок с амплитудой (4) восстановит в первых порядках голограмм с пропусканиями, описываемыми выражениями (1), (2), (3), волны с комплексными амплитудами

Ai. « exp i (а) + А йл )tjexp (i p, (5)

A o° exp i(tu + Дад)т.ехр ((pi), (6) Аз бо expTj (со + А (Уз) t exp ( ) (7) где Дол, Дад и А -сдвиги циклической частоты света за счет эффекта Допплера. Сдвиги частоты для каждой из восстановленных волн определяется: Л

Т :

А а)- 2 л:

А од

А ад 2:тг

Уз Т

Восстановленные пучки Ai, А2, Аз интерферируют, и в плоскости матрицы фотоприемников образуется многолучевая интерференционная картина с распределением освещенности

E(t) (Ai + А2 + Аз)( + + ) , ..

3 + ( + ) + ( ;

+ + ( + АзА 2)., (9) Подставив выражения (5), (6), (7) в (9), получим

Eft) 3 + cos А ш - А од) t +

+ ( - р2) + COS (A 0)1 - А 0)3) t +

+ ( - рг}} + cos (А ад - А ад) t +

+ ()}.. (Ю) Матрицей фотоприемников 6 освещенность многолучевой интерференционной картины. (10) преобразуется в электрический сигнал i(t) со сложным составом спектра,-состоящим из набора дискретных частот: Qi IA ал - А ад|; . . |Д &л -А (11) Qj IA ад - А од, . ,-. . .

Учитывая, что разности скоростей .Vi, У2, Уз для произвольно выбранных пар голограмм не совпадают друг с другом, то частоты гармоник электрических сигналов не 5 накладываются друг на друга и могут быть выделены с помощью узкополосных фильтров 7. . ...:..

Таким образом, с фильтров 7 в электронный блок 8 раздельно поступают элект- 10 рические сигналы на дискретных частотах Qi, Qi, Оз при этом фильтры 7 настраивают на выделение сигналов на частотах QI, Qi, Оз

ii(t)«cos Qi t + (pi - pi}} 15 i2( + ();(12)

i3(t) Оз t + ((p2 - рз}.

С помощью электронного блока 8 измеряют раздельно разности следования фаз электрических сигналов ii(t), l2(t), ls(t), например,

20 сравнивая их с опорными сигналами на частотах QI, О, Оз .

Таким образом, предлагаемый способ позволяет одновременно получить информацию с различных состояниях исследуемо2.5 го объекта: (р- - ), ( - tpz), (pz - рз), что позволяет значительно ускорить процесс измерений.

.Формула изобретения Гетеродинный способ дифференциаль30 ной интерферометрии, заключающийся в регистрации голограмм, соответствующих различным состояниям объекта, размещении их по ходу восстанавливающего пучка, приведении голограммы в поступательное

35 движение в. направлении, перпендикулярном полосам интерференционной картины, записанной на голограмме, преобразовании восстановленной интерференционной картины в периодический во времени злек40 трический сигнал, выделении сигнала на дискретной частоте и определении состояния объекта по измеренной разности фаз следования электрических сигналов отличающий с я тем, что, с целью повышения

45 производительности способа, голограммы выполняют с одинаковыми пространственными частотами, размещают по ходу восстанавливающего луча более двух голограмм, приводит их в поступательное движение в

50 одном направлении с различными скоростями, причем скорости выбираюттак, чтобы их разности для произвольно выбранных голограмм не совпадали, а перед измерением

55 временной разности фаз следования электрических сигналов выделяют из сложного электрического сигнала электрические сигналы на дискретных частотах.

It It It

Ъ V2 V3

Сущность: регистрируют серию голограмм, соответствующих различным состояниям объекта, затем приводят, их в возвратно-поступательное движение с различными скоростями. Формируют многолучевую интерференционную картину и преобразуют ее в электрический сигнал со спектром, состоящим из набора дискретных частот, и измеряют временную разность фаз следования сигналов, по которой определяют состояние объекта, 1 ил.