Способ бесконтактной регистрации акустических колебаний Советский патент 1993 года по МПК G01B21/00 

сл

С

Изобретение относится к контрольно- измерительным приборам, в частности для регистрации акустических колебаний и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии и акустико-эмиссионной диагностике. Сущность: с целью повышения чувствительности и увеличения точности измерений интерференционную картину строят за счет охождения когерентных электромагнитных пучков, причем формирование этой картины производят посредством подбора угла схождения с характерными масштабами, превышающими на порядки длину волны излучения, и осуществляют в поперечной по отношению к направлению движения волн плоскости, а движение интерференционных полос, обусловленное перемещением диагностируемой поверхности и адекватное регистрируемым акустическим колебаниям, фиксируют в этой плоскости в качестве результата измерений. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно- измерительным приборам, а именно к способам регистрации акустических колебаний, и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии и акустико- эмиссионной диагностике.

Цель изобретения - повышение чувствительности бесконтактного способа регистрации акустических колебаний и увеличение точности измерений.

Сущностью изобретения и его отличительными особенностями являются следующие. В отличие от существующих стройств интерференционная картина образуется в плоскости, перпендикулярной направлению распространения образующих ее лучей. Пространственное распределение

интенсивности 1 в плоскости ОХУ, перпендикулярной лучевому потоку, для случая схождения лучей в плоскости с углом 0 имеет вид:

НОС032(Р--ЛГУГ0+)(1)

где lo - максимальная интенсивность;

(t) - отклонение диагностируемой поверхности от положения равновесия, имеющего место в отсутствие акустических колебаний;

Я-длина волны лазерного излучения, с помощью которого производятся измерения;

р- постоянная фаза.

со ho ел ю

VJ

о

Как видно из (1), интерференционная картина представляет собой полосы, смещающиеся при колебаниях поверхности. Так, положение максимума интенсивности с номером п вдоль оси OY имеет значение у уп, определяемое в соответствии с выражением (1) следующей формулой

КО+Ячр

2 -sin©

+

п

2 sin

(2)

При съеме сигнала из двух фиксированных точек выбранной полосы, расположенных по обе стороны от ее максимума симметрично на расстоянии половины длины волны, получим, что разность снятых величин пропорциональна удвоенному значению интенсивности в одной из точек, причем полученный сигнал не имеет постоянной составляющей в отличие от сигнала, описываемого формулой (1), которая соответствует случаю измерения, снятого в одной точке. Это обстоятельство представляется весьма важным с практической точки зрения поскольку позволяет исключить влияние случайных наводок и тех помех, которые по своей природе представляют аддитивные поправки в формуле (1). В результате существенно повышается точность регистрации акустических колебаний и чувствительность соответствующей измерительной аппаратуры по сравнению со случаем, когда ограничиваются измерением только в одной точке интерференционной картины в соответствии с формулой (1). Поэтому, при практической реализации способа предпочтительными выглядят схемы, базирующиеся на разностном измерении в двух точках интерференционной картины.

Одна из возможных схем реализации способа приведена на чертеже. Она включает в себя источник когерентного электромагнитного излучения 1, на пути которого устанавливают полупрозрачное зеркало 2 и непрозрачное отклоняющее зеркало 3, направляющее пучок на обьект измерений 4, от которопуотраженный пучок с помощью непрозрачного зеркала 5 направляют в собирающую линзу 6, после которой распола- гают полупрозрачное зеркало 7, отклоняющее сходящийся пучок на зеркал - ный клин 8. На этот же клин с помощью полупрозрачного зеркала 2 и рассеивающей линзы 9 направляют часть исходногр электромагнитного пучка для образования на нем интерференционной картины, в определенные места которой устанавливают фотоприемники 10, соединенные с разностным усилителем 11.

Процесс измерения акустических колебаний диагностируемой поверхности происходит следующим образом.

Пучок когерентного электромагнитного излучения, генерируемый источником 1, частично проходит через полупрозрачное зеркало 2 и отклоняющее зеркало 3, падая на

колеблющуюся поверхность 4. Отраженный сигнал с помощью зеркала 5 направляют в фокусирующую линзу 6, с которой сходящийся пучок лучей посредством полупрозрачного зеркала 7 концентрируют на

уголковом зеркале 9. Сюда же поступает излучение от источника 1, частично отраженное зеркалом 2 и проходящее через рассеивающую линзу 9, благодаря которой создается расходящийся пучок электромагнитного излучения, В результате этого на гранях уголкового зеркала 8 образуется в соответствии с формулами (1) и (2) интерференционная картина, в определенных местах которой помещают фотоприемники 10.

Как уже было показано выше, разностный сигнал, получаемый на выходе разностного усилителя 11, представляет собой искомый результат измерения акустических колебаний.

Таким образом, вследствие формирования интерференционной картины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения электромагнитных лучей, за счет их схождения и в результате ее синкронного со смещением диагностируемой поверхности перемещения в этой плоскости, оказывается возможным существенно увеличить размер интерференционных полос и тем самым повысить точность сьема

сигнала фотоприемниками из заданной точки, а значит, увеличить чувствительность способа.

Формула изобретения Способ бесконтактной регистрации акустических колебаний, заключающийся в том, что освещают контролируемую поверхность опорным когерентным пучком излучения, регистрируют отраженный поток излучения, формируют интерференционную картину, по перемещению полос которой судят об акустических колебаниях, о т- личающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения точности измерений, освещение контролируемой поверхности осуществляют под углом, формирование интерференционной картины осуществляют в плоскости, параллельной поверхности объекта.