Способ голографической интерферо-МЕТРии Советский патент 1981 года по МПК G01B9/21 

Изобретение относится к голограс й ческой интерЛерометрии и может быть использовано для измерения деформации механических конструкций в голографическом неразрушаюсцем методе кон роля. Известны способы голографической иитерлерометрии, заключающиеся в ре гистрации голограммы до и после деформации методом двойной экспозиции Важным условием при этом является устойчивость голографической установ ки. При восстановлении голограммы образуется трехлучное изображение, покрытое интерференционными полосами, по которым судят об изменениях происшедших с объектом l Наиболее близким к предлагаемому является способ голографической интерферометрии, заключающийся в том, что записывают голограммы, соответствующие разным состояниям объекта, на разные регистрирующие пластины и восстанавлив 1ют голографическую интер ферограмму. Преимущество данного способа заК лючается в том, что даже после раз борки экспериментального оборудования могут изучаться различные комбинации нагрузок путем комбинирования разных голограмм. Эффект общего перемещения объекта может устранять- , ся и, таким образом можно изучать малые деформации, несмотря на наличие значительных смещений всего объекта, для получения максимума информации можно изменять интерференционную картину, а также можно моделировать различные деформации (вперед и назад) (2J, Однако обычная голография является высоко чувствительной к смещениям и вибрации. Одним из решений этой проблемы является уменьшение времени экспозиции до степени, что смещение за время экспонирования не превышает допустимое (не более 0,25). Для этой цели используются импульсные рубиновые лазеры с продолжительностью импульса 20 не, и интервалом между импульсами порядка 1 мс, что позволяет воспроизводить даже быстродействующие предметы. Однако при измерении деформации посредством сдвоенных импульсов следствием движения объекта за время между двумя импульсами к интерференционной картине от деформации объекта являются дополнительные, интерференционные полосы, возникающие от смещения объекта. Это может привести к невозмо/хности выполнеия измерений, так как интерференционные полосы от движения исследуемого объекта полностью могут скрыть информацию о деформации объекта. Поэ тому желательно, чтобы голографическая инфоркгация от экспонирования дво ным импульсом фиксировалась на двух различных голографических пластинах. Реализация известного способа требуе соблюдения строгих, условий стабильно ти установки.и строгого соответствия при восстановлении первоначальных ус ловий записи. Цель изобретения - увеличение чув ствительности способа и возможности определения направления перемещения объекта. . Поставленная цель достигается тем что в способе голографической интерферометриир заключающемся в том, что записывают голограммы, соответств.ующие разным состояниям объекта, на разные регистрирующие пластины и вос станавливают голографическуй интерферограмму регистрирующие пластины перемещают между экспозициями со ско ростью V t-Ssin Л Где 7. длина волны излучения; t - время экспозиции, об - .полуугол между предметным и опорным пучками, таким , чтобы запись голограмм производилась на различных участках регистрирукяцих пластин, а при восста новлении изображения регистрирующие пластины смещают друг относительно друга таким образом, чтобы запись от первого экспонирования совпадала с за ивсью от второго экспонирования и по полученным полосам судят о движении и деформации исследуемого объекта. Способ осундаствляется следующим образом. Изменением смещения пластин интерференциогные линии, возникающие вслед ствие движения объекта, устраняются так, что остаются только полосы от деформации объекта. Измеряя величину и направление смещения голограмм, вычисляют величину и направление смещения и деформации объекта. С помощью специально расчитанного смещения градиент движения объекта делают соответствующим наклону интерференционных полос, который может счиозаваться с достаточной точностью, а не про.изводной от плотности полос. TiaKHM образом, например, вычисляют напряжения, возникающие при изгибе объекта, и легко находят участок, подверж нный максимальной нагрузке. Кроме того, дополнительным смещением пластин выполняют другие комбинации голо граммной записи, лазер генерирует более двух импульсов. . Чтобы не иметь специального пускового импульса для начала движения пластин и чтобы избежать действия больших сил ускорения на голограммные пластины, пластины вьтолняются постоянно йращакхцимися до, во время, и после экспонирования. При этом ось вращения голограммных пластин располагается перпендикулярно поверхности пластинки и так, что часть пластинки всегда находится за прорезью Э экране (экран с прорезью устанавливается для ограничения экспонируемых участков на регистрирующей пластине). Пример. Время экспозиции, t, не 24 Интервал между импульсами, Т, КС0, Минимальное расстояние между интерференционными полосами на регистрирующей пластине, d, Максимальный угол между лазерными пучками, освещающими регистрирующую пластину, 2 ос, град 45 Расстояние между экспонированными участками на пластинеО Максимально допустимое перемещение пластины во время экспонирования Максимально допустимая скорость перемещения пластины. 0,6328-10 V t-85in«,°24-(.-0,383 Расстояние от экспонируемого участка на пластине до оси вращения, R, 4 Скорость вращения. 10б.//ЛИН t-8s not-24-R В этом случае, следовательно, максимально возможное число оборотов достигается порядка 2000 об./мин,при этом промежуток между экспонированными участками равен V.. Т 8,6 0/5 10 9,3 мм. Когда промежуток между экспонированными участками на регистрирующей пластине равен 2,23 мм, прорезь в экране также должна быть соответствующей ширины, а два экспонированных участка могут занимать максимальную площадь пластины, не перерывая друг друга. Когда желательно иметь большую экспонированную площадь , прежде всего, может быть снижено влияние угла 2 06 путем такого направления опорного пучка относительно предметного, при котором полученные интерференционные полосы располагаются в значительной ст пени параллельно направлению движени пластины, т. е. перпендикулярно ради усу. Это достигается в то случае, если опорный пучок, прорезь, объект и ось вращения пластины лежат плоскости. При нахождении опорного пучка в этой плоскости и кроме того, при поддержании угла между опорны и предметным пучками малым, угол, дающий появление полос, перпендикулярных направлению вращения пластины, определяется только углом визировани объекта. Практически минимальное зна чение этого угла может быть stn2oc 0,1 (т. е. объект имеет ргоьюры 0, X 0,1 м на расстоянии около 1 м). Пр si.t)2ai 0,1, вместо 2 OL 45, максимгшьная скорость вращения, равная 7523 об./мин, и минимальная ширина (0), равная.15,77 мм, достигаются. Когда такая ошрииа npopeiit н цостаточна или когда жвйателькб иметь более КОРОТКИЙ интервал (Т) импульсами, например« при ВЫСОКОЙ скорости вращения объект, прорезь в экране может OiiTb заменена йесмояь прорезями, при этом каждая имее ширвну &, и расстояние мвакцу нимк равно &;0рорезя долокны (ь экачк тельной ст«пеня пйраяп&№«а друг другу в насколько воэмоясао перпендикулярны движению регйсТ1ЕШ|)|у а1цей пластины..; , ; ,..; ,.; :. ,.;:., Шобретение позволяет пошюить чувствительность способа и дает soa- можность ощ едепенШ1 перемещения объекта. Пре1Ш9Ш$ст с 4 яв ляеФся также воэможйодть й9ме1 ния пер&л&а.&пяя в (О десятков -раз больше, чем в иэвёс;тны}с , способах. Изобретение позволяет роло графически воспроизводить бь стродействующиеся объекты. Формула изобретения Способ голографической интерЛеро- метрии, заключающийся в том, что записывают голограммы, соответствующие разным состояниям объекта, на разные регистрирующие пластины и восстанавливают голографическую интepЛepoгpaм му, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности способа и возможности определения направления перемещения объекта, регистрирупаие пластины перемещают между экспозициями со скоростью V.. (. где Я - длина волны излучения; t - время экспозиции; 0 - полуугол между Предметным и опорным пучками, TaicBM образом, чтобы запись голограмм производилась на различных участках решстр 1фувя1и1Х пластин, а при восстановлении 9эоОражения регистрирующие пластины сиецм т относительно друга образом, чтобы запись от . первого экспонирования совпадала с эаписью отяторого экспонирования и по тв ченнсм полосам судЯт о движении я дафоФмации исследуемого объекта. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Хопьер Р. н /Ц. Оптическая голоПрафНЯ. М., Мир , 1973, с. 473-49з. 2.Abramson Nils Sandwich Hologram Jnterferoraetry: a New Dimension In Holographtc Comparison. - Appiied Optics, 1974, vol. 13,9, p.20192025 (прототип).