Способ определения деформаций диффузно-рассивающих поверхностей деталей Советский патент 1982 года по МПК G01B11/16 

1

Изобретение относится к голографической интерферометрии и может быть использовано при бесконтактном контроле деформаций диффузнорассеивающей излучение поверхности детали при испытаниях элементов конструкций.

Известен способ определения деформаций диффузно-рассеивающих по- . верхностей деталей, заключающийся в том, что освещают исследуемую поверхность когерентным излучением, записывают с помощью линзы на. фотопластинку голограмму сфокусированных изображений поверхности детали до и после деформации, восстанавливают запись пропусканием неразведенного когерентного излучения через фотопластинку, регистрируют интерферограмму и измеряют расстояние между максимумами интерференционных полос, по которым определяют деформацию поверхности детали СП.

Наиболее близким К изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения деформаций диффузно-рассеиваю1цих поверхностей детали, заключающийся в том, что освещают исследуемую поверхнЬсть когерентным: излучением с плоской волной, .записывают с помощью линзы на фотопластинку голограмму сфокусированных изображений поверхности детали до и после деформации, восстанавливают, запись пропусканием неразведенного когерентного излучения через фотопластинку, регистрируют интерферограмму и измеряют расстояние между максимумами интерференционных полос, по которым определяют деформацию поверхности детали С23«

Недостатком этих способов является невозможность контроля малых (от долей микрометров до десятков микрометров) и относительно больших (свыше сотен микрометров)деформаций точек поверхности из-за увеличения частоты интерференционных полос при контроле больших деформаций, что препятствует регистрации и расшифровке интерферограмм, или уменьшения частоты интерференционных полос при контроле малых сме1цений, что снижает точность измерений, или измерения вообще невозможно провести. так как интерференционные полосы становятся бесконечно широкими. Цель изобретения - расширение диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения деформаций диффузно-рассеивающихся поверхностей детали, заключающемуся в том, что освещают исследуемую поверх ность когерентным излучением, записы вают с помощью линзы на фотопластинку голограмму сфокусированных изображен поверхности детали До и после деформации, восстанавливают.-запись пропус канием неразведенного когерентного излучения через фотопластинку, регит стрируют интерферограмму и измеряют расстояния между максимумами интерференционных полос, по которым опред ляют деформацию поверхности детали, исследуемую поверхность освещают излучением со сферической волной, записывают с помощью линзы на фотопластинку голограмму сфо кусированных изображений поверхности детали до и после деформации, при восстановлении записи регистрируют интерферограмму на расстоянии от фото1пластинки ft) где F - радиус кривизны сферической волны; f - фокусные расстояния линзы; 2 - расстояние от объекта до фокусирующей линзыI Z{. - расстояние от фокусируодей линзы до фотопластинки и измеряют расстояние между максимум ми интерференционных полос, по которым определяют деформацию поверхности детали, На фиг. 1 изображено устройство для записи голограммы сфокусированных изображений поверхности детали, определяющие малые деформации (от до лей микрометров до десятков микро95метров); на фиг. 2 - то же для больших деформаций (свыше сотен микрометров) ; на фиг. 3 - схема регистрации интерферограмм. Устройство содержит лазер 1, линзы 2 и 3, расширяю1цие пучок лазера, светоделитель , разделяющий световой пучок на два канала. Один канал содержит зеркало 5, нейтральный светоФильтр 6, линзу 7 и фотопластинку 8. Второй канал - деформируемую деталь 9, линзу 10 и фотопластинку 8. Линза 11 предназначена для образования сферической волны, как сходящейся (фиго 1), где а - расстояние от ;светоделителя k до деформируемой детали 9, так и расходящейся (фиг. 2), где. b - расстояние от светоделителя k до деформируемой детали 9 Для регистрации интерферограммы (фиг. 3) служит прибрр 12 (фотоап парат, телекамера и т.п), устанавливаемый на расстоянии от фотопластинкигде F - радиус кривизны.сферической волны; f - фокусные расстояния линзы; Z - расстояние от исследуемой поверхности до линзы; Zo - расстояние от линзы до фотопластинки. Способ определения деформаций диффузно-рассеивающих поверхностей осуществляется следующим образом. Пучок лазера 1 линзами 2 и 3 расширяют и разделяют светоделителем на два канала. В одном канале све.Товой луч, отраженный от зеркала 5 и сформированный линзой 7 в плоскопараллельный пучок, освещает фотопластинку 8, образуя опорную волну. Интенсивность опорной волны регулируют с помощью набора нейтральных светофильтров 6. Во втором канале световой луч освещает деформируемую деталь 9. Линза 11 обеспечивает излучение со сферической волной, как сходящейся- (фиг. 1), так и расходящейся (фиго 2). Изображение деформируемой детали 9 с помосцью линзы 10 строят в плоскости фотопластинки 8, образуя объектную волну. За время первой экспозиции регистрируется поверхность детали 9 до деформации, за время второй экспозиции - после деформации. После обработки фотопластинку 8 освещают неразведенным лазерным пуч ком (фиг. 3), а интерферограмму фик сируют прибором 12, расположенным на расстоянии В от фотопластинки 8, Затем измеряют расстояние между мак симумами интерференционных полос, по которым определяют деформац1«) детали 9. В случае, когда коэффициенты уве личения оптической системы равны единице (наиболее часто встречающемся на практике), т.&. 2.-2(2, интерференционные полосы могут быть получены При деформации в меньшей при освещении детали сходящейся сферической волной, чем при освещеннии плоской волной, что позв ляет осуществить контроль малых смещений точек поверхности. Если деталь освещается расходящейся сферической волной, то интерференционные полосы могут быть получены при де. f-gf формации-рраз меньшей, чем при освещении плоской волной, при коэффициенте увеличения равном единице. Таким образом, по предложенному способу можно измерять деформации диффузно-рассеивающих поверхностей . деталей от величин соизмеримых с длиной волны оптического излучения и выше. Формула изобретения Способ определения деформаций диффузно-рассеи вающих поверхностей деталей, заключаюи4ийся в том, что освещают исследуемую поверхность когерентным излучением, записывают с помощью линзы на фотопластинку голограмму сфокусированных изображений поверхности детали до и после деформации, восстанавливают запись пропусканием неразведенного когерентного излучения через фотопластинку, р1егистрируют интерферограмму и измеряют расстояние между максимумами интерференционных полос, по которым определяют деформацию поверхности детали, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, исследуемую поверхность освещают излучением со сферической волной, а при восстановлении записи регистрируют интерферограмму на расстоянии от фотопластинки 10-Ш где F --радиус кривизны сферической волны; фокусное расстояние линзы} расстояние от исследуемой поверхности до линзы; Zn - расстояние от линзы до фотопластинки.; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Gilbert I.A. and Ёхпег G.A. Experimental Mechanics. - Т. 18, N 10, 1978, с. 382. 2.Островский О.И., Бутусов М.М., Островская Г.В. Голографичёская интерферометрия. М., Наука, 1977, с. 27 (прототип).

8

Фиг.1

(Риг. 2

12

(Pus. 5