Устройство для измерения скорости деформации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДЕФОРМАЦИИ, содержащее источник монохроматического света , коллиматор, плоско коническую линзу, интерферометр Фабри-Перо и фильмовой канал, включающий объектив, визуализирующую диафрагму, выполненную в виде системы прозрачных и непрозрачных концентрических колец, представляющих собой негативное или позитивное изображение интерференционной картины в плоскости диафрагмы, и скоростную кинокамеру, отличающееся тем, что, с целью расщирения диапазона измеряемых скоростей путем определения знака ускорения при деформации объекта, в устройство введены второй источник монохроматического света с иной длиной волны и коллиматор, оптическая ось которого совмещена с оптической осью первого источника с помощью светоделителя , и второй фильмовой канал, оптическая ось которого совмещена с оптической осью первого фильмового канала с помощью светоделителя, причем на входе каждого фильмового канала установлены полосовые светофильтры, а на визуализирующих диафрагмах выполнены дополнитель- « ные прозрачные и непрозрачные кольца, щи (Л рина каждого из которых равна щирине интерференционного кольца в соответствующем прозрачному или непрозрачному кольцу положении.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1118853 А

3 (51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К А BTOPCKOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3258817/25-28 (22) 11.03.81 (46) 15.10.84. Бюл. № 38 (72) В. А. Деревщиков (71) Истринское отделение Всесоюзного электротехнического института им. В. И. Ленина (53) 531.781.2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 545856, кл. G 01 В 11/16, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 884391, кл. G 01 В 11/16, 1979 (прототип). (54) (57), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДЕФОРМАЦИИ, содержащее источник монохром атического света, коллиматор, плоскоконическую линзу, интерферометр Фабри-Перо и фильмовой канал, включающий объектив, визуализирующую диафрагму, выполненную в виде системы прозрачных и непрозрачных концентрических колец, представляющих собой негативное или позитивное изображение интерференционной картины в плоскости диафрагмы, и скоростную кинокамеру, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых скоростей путем определения знака ускорения при деформации объекта, в устройство введены второй источник монохроматического света с иной длиной волны и коллиматор, оптическая ось которого совмещена с оптической осью первого источника с помощью светоделителя, и второй фильмовой канал, оптическая ось которого совмещена с оптической осью первого фильмового канала с помощью светоделителя, причем на входе каждого фильмового канала установлены полосовые светофильтры, а на визуализирующих диафрагмах выполнены дополнительные прозрачные и непрозрачные кольца, ширина каждого из которых равна ширине интерференционного кольца в соответствующем прозрачному или непрозрачному кольцу положении.

1118853

Устройство позволяет определить все поле скоростей поперечных перемещений поверхности оболочек в диапазоне, ограниченном с одной стороны дисперсией спектрального прибора (минимальная скорость) а с другой — шириной визуализирующей диафрагмы (максимальная скорость), которая равна ширине интерференцио нного кольца в радиальном направлении (2). Однако в случае использования в качестве источника излучения импульсных твердотельных лазеров, работающих в одночаст40 тотном режиме с модулированной добротностью, ширина отдельной компоненты может иметь значение порядка 2,5 10 нм, что соответствует при однощелевой диафрагме той же спектральной ширины диапазону измеряемых скоростей 0 — 100 м/с, а в целом ряде случаев требуется проводить измерения в более широком диапазоне скоростей.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых скоростей путем определения знака ускорения при деформации объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения скорости деформации, содержащее источник монохроматического света, коллиматор, плоскоконическую линзу, интерферометр Фабри-Перо и фильмовой канал, включающий объектив, визу;.лизи рующую диафрагму, выполненную

Изобретение относится к измерительной технике, конкретно к измерению механических деформаций твердых тел оптическими методами.

Известно устройство для измерения скорости деформации, содержащее источник ко. герентного монохроматического света, средства расщепления пучка света на два параллельных пучка, средства совмещения отраженных от заданных точек на поверхности контролируемого объекта световых пучков 10 на чувствительную поверхность фотоприемника и измерительную электронную схему (1).

Указанное устройство позволяет судить о скорости деформаций отдельных областей 15 исследуемого объекта и не позволяет определить все поле скоростей деформаций.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения скорости деформации, содержащее источник монохроматического света, коллиматор, плоско.— 20 коническую линзу, интерферометр ФабриПеро и фильмовой канал, включающий объектив, визуализирующую диафрагму, выполненную в виде прозрачных и непрозрачных концентрических колец, представляющих собой негативное или позитивное изображение интерференционной картины в плоскости диафрагмы, и скоростную кинокамеру (2). в. виде системы прозрачных и непрозрачных концентрических колец, представляющих собой негативное или позитивное изображение интерференционной картины в плоскости диафрагмы, и скоростную кинокамеру, дополнительно введены второй источник монохроматического света с иной длиной волны и коллиматор, оптическая ось которого совмещена с оптической осью первого источника с помощью светоделителя, и второй фильмовой канал, оптическая ось которого совмещена с оптической осью первого фильмового канала с помощью светоделителя, причем на входе каждого фильмового канала установлены полосовые светофильтры, а на визуализирующих диафрагмах выполнены дополнительные прозрачные и непрозрачные кольца, ширина каждого из которых равна ширине интерференционного кольца в соответствующем проз-рачному или непрозрачному кольцу положении.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства для частного случая исследования деформации цилиндрических оболочек с недоступной для наблюдения внешней поверхностью.

Устройство содержит источники 1 и 2 монохроматического излучения, коллиматоры 3 и 4, светоделительную пластину 5, плоскоконическую линзу 6, цилиндрическую оболочку 7, аксион 8, интерферометр 9 Фабри-Перо, светоделительную пластину 10, полосовые светофильтры 11 и 12, объективы 13 и 14, визуализирующие диафрагмы 15 н 16 и скоростные кинокамеры 17 и 18.

Устройство работает следующим образом.

Свет от монохроматических источников

1 и 2, которые расположены в фокусах коллиматоров 3 и 4, в виде параллельных пучков соединяется с помощью светоделительной пластины 5 в один двухцветный параллельный пучок. После прохождения плоскоконической линзы 6 пучок преобразуется в расходящийся кольцевой и освещает внутреннюю поверхность цилиндрической обол оч ки 7. Ра ссея нное по ве рх иост ью оболочки

7 излучение с помощью аксиона 8 направляется в интерферометр 9 Фабри-Перо, на выходе которого свет с помощью светоделительной пластины 10 разделяется на два пучка, которые направляются в различные фильмовые каналы. С помощью полосовых светофильтров 11 и 12 выделяется рассеянное оболочкой и прошедшее интерферометр излучения первого и второго монохроматических источников, а с помощью объективов 13 и 14 в плоскости визуализирующих диафрагм строятся монохроматические интерференционные картины в форме концентрических колец, ширина и взаимное положение которых определяется длиной волны и спектральными характеристиками источников излучения и параметрами интерфе1118853 I

ВНИИПИ Заказ 74 l6/26 Тираж 586 Подписное

Филиал ППП кПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 рометра. При деформации оболочки 7 частота отраженного от его поверхности излучения меняется за счет допплеровского сдвига чистоты. Монотонное увеличение скорости деформации в широком диапазоне приводит к тому, что система интерференционных полос смещается относительно визуализирующих диафрагм 15 и 16, которые содержат ряд прозрачных и непрозрачных штрихов, ширина каждого из которых равна геометрической ширине интерференцион-10 ного кольца соответствующего порядка, смещенного в положении штриха за счет допплеровского сдвига. При этом освещенность отдельных участков изображения поверхности оболочки на фотопленке кинокамер 17 и 18 оказывается непосредственным образом связанной со скоростью перемещения данных участков и периодически изменяется во времени, так как интерференционное кольцо каждого порядка последовательно проходит кольца визуализирующих диафрагм. Причем достижение максимальной или минимальной освещенности в различных каналах происходит в различные моменты времени, так как ширины колец на визуализируюгцих диафрагмах различных каналов относятся как квадраты длин волн, а 301Itlëåðîâñêèå сдвиги — как длины волн в первой степени. Поэтому уменьшение освещенности при дальнейшсх1 увеличении скорости в канале с меньшей длиной волны будет сопровождаться vBt.личением хосвещенности в канале с большей длиной волны, что позволяет ;. ить о знаке ускорения. Такое соотношение освещенности будет сохраняться до тех нор, пока разница в смещениях колец в различных каналах не достигнет целого штриха.

После этого соотношение станет обратным до разницы в два целых штриха и т.д.

Изобретение не только значительно расширяет .диапазон измеряемых скоростей перемещения деформируемой поверхности объекта, что можно осуществить также с помощью спектрального прибора с меньшей дисперсией или источника света с более широкйм спектральным излучением, но и сохраняет высокие чувствительность и точность измерения, присущие интерференционным приборам.