Способ определения микроперемещений поверхности диффузно- отражающего объекта

 

СПОСОБ ОПРВДЕЛЕНИЯ МИКРОПЕ РШЕЩЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ДИФФУЗНд ОТРАЖАЮЩЕГО ОВЬЕКТА, заключаюпщйся в том, что пучок когерентного света разделягот На опорный и предметный пучки, напра ляютопорный пучок на регистрирующую среду , Направляют п йдметный пучок на объект, направляют отраженный от объекта пучок на регистрирующую С{юду, записывают на регист {жрукнцей среде голограмму ненагруженного и загруженного объекта, восстанавливают голограмму и выделяют взаимно перпендакулярные компоненты перемещения точек поверхности объекта в виде отдельных интерферогртмм , по которым судят о микроперемещении поверхности объекта, отличающ и и с я тем что, с целью повышения производительности и Достоверности определения , (|юрмируют дополнительно второй опорпучок и записывают вторую голограмму ненагруженного объекта, a при записи голограмг мы нагружшного объекта вначале изменяют угол между предметным пучком и первым опорным пучком в одной плоскости, a затем - между предметным пучкОм н вторым опорным пучком в другой плоскости, перпендикулярной первой.С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИ ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

f « P«г««««

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21),3337122/25-28 (22) 14.09.81 (46) 07.06.8Я. Бюл. ¹ 21 (72) В. В. Петров и А. Г. Гриневский (71) Днепропетровский ордена Трудового

Красного Знамени государственйый университет им. 300-летия воссоединения Украины с.

Россией (53) 531.715.1(088.8) (56) 1; Власов Н. Г., Смирнова С..Н., Прес.-. няков Ю. П, Способ выделения отдельных компонентов вектора деформации в интерференцнонных измерениях.-Журнал техническои фи зики, № 5, с. 1104-1106.

2. Патент Франции №.2094628, кл. 6 81 В 11/00; G 03 В 35/00, 1971 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ДИФФУЗНООТРАЖАЮЩЕГО ОБЬЕКТА, заключающййся в том, что пучок когерентного света разделяют на опорный и предметный пучки, направ.. Я0„„1021940 А

3(50 .6 01 В 11/00; G 01 В 11/16; G 01 В 9/021 ляют опорный пучок на регистрирующую среду; направляют предметный пучок йа обьект. направляют отраженный от объекта пучок на регистрирующую среду, записывают на регист рирующей среде голограМму ненагруженного . и иагруженного обьекта, восстанавливают голограмму и вьщеляют взаимно перпендикуляр. ные компоненты перемещения точек поверхности объекта в виде отдельных интерферограмм, ло которым судят о микроперемещении поверхности объекта, о т л и ч а ющ и и с.я тем, что, с целью повышения производительности и достоверности определения, формируют дополнительно второй опорный пучок и запйсывают вторую голограмму ненагруженного объекта, а при записи голограм мы нагруженного обьекта вначале изменяют угол между предметным пучком и первым опорным пучком в одной плоскости, а затем— между предметным пучкОм и вторым опорным пучком в другой плоскости, перпендикулярной первой. Ф

1021940

20

45

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам, основанным на голографической интерферометрии, и предназначено для исследования. перемещений поверхности диффузно.отражающих объектов вследствие воздействия на них деформирующей нагрузки.

Известен способ вьщеления отдельных, компонентов. вектора деформации в интерференционных измерениях, заключающийся в том, что диффузно отражающий объект освещают пучком когерентного света; при этом его рас. щенляют иа опорный и предметный пучки, про изводят прямое и обратное преобразование фурье плоскости предмета, записывают голограмму интенсивности нагруженного и ненагру1 .женного объекта, восстанавливают ее и.выделяют взаимно перпендикулярные компоненты перемещения точек поверхности объекта с использд ванием фильтра пространственных частот в вй де непрозрачного экрана с рядом круглых отверстий вдоль взаимно йерпендикулярных осей (I}, Недостатками такого способа являются невозможность определения компонент смещения точек обьекта для всей гойографируемой поверхности из-эа использования для селекции пространственных частот непрозрачного экрана с рядом круглых отверстий вдоль взаимно перпендикулярных оаей; низкая достоверность расшифровки голографических интерферограмм иэ-эа невозможности определения знака на.правления смещения точек объекта, так как при различных знаках смещения поверхности интерференционная картина будет идентична, и ограничение размеров исследуемых объектов, так как размеры объектов не должны.превышать размеры оптических элементов, используемых по способу, при котором оптическая фильтрация осуществляется в фокальной плоскости линз, размеры которых ограничены.

Наиболее близким к изобретению по техни ческой сущности является способ. определения микроперемещеиий поверхности диффуэно-отри

-жающего обьекта, заключающийся в том,, что пучок когерентного света разделяют на опорный и. предметный, пучки, направляют опорными пучок на регистрирующую среду, направляют предметный пучок на обьект, направляют отраженный от объекта пучок на регистрирующую среду, записывают на регистрирующей среде лолограмму ненагруженного и нагруженного объекта, восстанавливают голограмму и выделяют взаимно перпендикулярные компоненты перемещения точек поверхности объекта в ви. це отдельных интерферограмм, по которым сулят о микроперсмещении тюверхности объекта.

Зыбирают ось визуализации, проходящую параллельно предметиому пучку через одну точку объекта, в окрестности которой исслвдуется поверхность обьекта, и проводят оптическое преобразование. Для этого между ре.гистрйрующей средой и плоскостью наблюдения располагают собирательную оптическую систем в фокусе которой перпендикулярно оси визуализации располагают плоскость наблюдения, и цилиндрическую линзу, у которой меняют фокусное расстояние и.ориентацию образующей в, плоскости, перпендикулярной оси визуалиэации. При этом выделяют взаимно перпендикулярные компоненты перемещения точки поверхности в виде отдельных йнтерферограмм в плоскости наблюдения, Для определения компонент перемещения других точек поверхности изменяют направление оси визуализации на эти точки.Укаэанный способ позволяет последователь.но исследовать все точки голографируемой поверхности и исследовать объекты с размерами, превышающими используемые оптические элементы, так как исследуемые точки поверхнос25, ти объекта последовательно освещают, изменяя при этом направление оси визуализации (2} ..

Недостаками. известного способа являются трудоемкость измерений из-за невоз. можности одновременного определения компонент- смещения точек поверхности объекта для. всей голографируемой поверхности, так как определяются смещения каждой точки поверхности в отдельности, и низкая достоверность расшифровки голографических интерферограмм из-за невозможности определения знака направления смещения точек объекта, так как при различных знаках смещения поверхности, ютерференционная картина будет идентична.;;

Таким образом, недостатки известного способа заключаются в низкой производительности и достоверности определения.

Целью изобретения является повышение производительности и достоверности определения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения микроперемещений поверхности диффуэно-отражающего объекта, заключающемуся в том, что пучок когерентноro евета разделяют на опорный и предметный пучки, направляют опорный пучок на регистрирующую среду, направляют предметный пучок на обьект, направляют отраженный от объекта пучок на регистрирующую среду, записывают на регистрирующей среде голограмму ненагруженного и нагруженного объекта, восстанавливают .голограмму и выделяют взаимно перпендикулярные компоненты перемещения то. чек поверхности объекта в виде отдельных интерферограмм, по которым судет о мккропереСоставитель Л. Лобзова

Техред Е.Харитончик

Корректор А. Тяско

Редактор Н, Рогулич

Тираж 602

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5

Ьаказ 4022/30

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1021 мещенми поверхности обьекта, формируют дойойнительио вюрой опорный пучок и записыsiee вторую голограмму иенагруженного объек: та, а при записи голограммы нагруженного. обмкта вначале изменяют угол между пред: метным пу. ком.и немым оаорным пучком в одной пйоскости, а затем ..— между. предметlabe пучком и вторым опорным пучком в другой плоскости, перпендикулярной первой, На чертеже изображена принциниальная схемац> устройстйа; реализующего способ определения жакроперемещаиий поверхности диффузноотражающего объекта.

Устройство содержит оитически квантовый гйюратор. 1 (ОКГ). два еветоделителя 2 и 3, 15 расщепляющих световой иучок ОКГ 1 на предметный к два опорнйх пучка, зеркало 4 и расширяющую линзу 5, - расположенные в первом опорном пучке,,регистриру1ощую среду .6 (фотопластинка), зеркало 7 и расширяющую >0 линзу 8,: расположенные в втором пучке, зеркало 9, расширяющую линзу 10, диффузноотражающий обьект ll и оптический клин.12, . расположенные в предметном пучке,,нагружающий узел 13, в котором жестко закреплен диффузно-отражающий объект 11 между двуМя плоскопараллельными пластинами 14 и 15, одна из которых (15) прозрачная.

Сйособ осуществляют следующим образом.

Световой пучок от оптического квантового

30 генератора 1 расщепляют- светоделителями 2 и

3 на один предметный и два опорных пучка.

Первый онорньй пучок отклоняют зеркалом 4, е расширением — линзой 5, на регистрирующую среду 6 (фотопластинку). Второй опорный пучок отклоняют зеркалом 7, с расшире-.. 35 вием — линзой 8, на регистрирующую среду 6.

Предметный пучок отклоняют -зеркалом 9, с расширением — линзой 10, на диффузноотражающий объект 11-. Отклонение предметно, го пучка относительно первого . опорного пуч ка в горизонтальной плоскости осуществляют . введением в него .между зеркалом 9;и линзой

1О оптического клина 12, а отклонение предмет.ного пучка относительно:второго опорного пучка в вертикалвной плоскости осуществляют ново;. ротом оптического клина 12 на 90ов плоскос940 4 ти, перпендикулярной оси предметного пучка.

Рассеянный OT объекта сует ноступаст на рсгистрирующую среду 6.

Осуществляют запись первой и второк голограмм ненагруженного объекта с использованием первого и второго опорных пучков, падя. ющих на регистрирующую среду 6. под углами

45 и 20!? соответственно. Величина этих углов принимается такой, чтобы обеспечить рассогласование между двумя .регистрируемыми интерферотраммами. Это достигается при угле между двумя опорными пучками не меньше 10 . Нагружают объект 11 с.помощью нагружающего узла 13. Затем изменяют угол между предметным и первым опорным пучками в горизонтальной плоскости, вводя оптический клин 12 в предметный пучок, и записывают третьею голограмму. Затем изменяют угол между предметным и вторым опорным пучком в вертикальной плоскости. Для этого. оптический клин 12 поворачивают на 90О в плоскости, перпендикулярной оси предметного пучка, и осуществляют запись четвертой голограммы. В результате наложения третьей голограммы на первую и четвертой на вторую получают.две интерференционные картины, при освещении которых соответствующими опорными пучками восстанавливаются два изображения-объекта с наложенными на них несущими полосами, ориентированными соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Величина и знак перемещения точек поверхности объекта в каждой плоскости определяется по смещению и искривлению несущих полос.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить трудоемкость измерений, так как обеспечивает одновременное исследование -всех точек голографнруемой поверхности при получении интерферограмм диффузно-отражающего объекта в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и повысить достоверность расшифровки голографических интерферограмм, так как дает возможность определять направления смещения исследуемых точек голографируемой по верхности объекта путем определения знака этого смещения по искривлению несущих полос.