Способ определения очага деформации диффузно отражающих объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике к определению формы очага деформации на поверхности диффузно отражающих объектов. Цель изобретения - повышение точности определения границ очага деформации за счет обеспечения возможности определения очага деформации при произвольном характере деформированного состояния объекта. Объект освещают коллимированным пучком когерентного излучения, получают увеличенное изображение объекта, в плоскости фокусировки регистрируют голограмму сфокусированного изображения, после чего объект деформируют и изменяют направление освещающего пучка. Затем на ту же пластинку регистрируют голограммы сфокусированного изображения и восстанавливают полученную двухэкспозиционную голограмму полихроматическим излучением. По амперференционной картине определяют границы очага деформации.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1516776 (51)4 C 01 В 11/16

Г ДЮЙМ

ГА.. .. ЧЕСКАЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГ(ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4384143/24-28 (22) 26 ° 02. 88 (46) 23. 10.89. Бюл. М 39 (71) Московский институт стали и сплавов (72) В.Г.Бахтин, О.Н.Перк, В.П.Костюченко и Л.?1.Глухов (53) 53 1.781.2(088.8) (56) Кудрин А.Б. и др. Голография и деформация металлов. — М.: Иеталлургия, 1982, с. 88-91.

Клименко И.С.Голография сфокусированных иэображений и интерферометрия. — М.: Наука, 1985, с. 59-62. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЧАГА ДЕФОРМАЦИИ ДИФФУЗНО ОТРАЖЫОЩИХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике к определению формы очага деформации на поверхности диффузно отражающих объектов. Цель

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к определению формы очага деформации на поверхности диффузно отражающих объектов.

Цель изобретения — повышение точности определения границ очага деформации эа счет обеспечения возможности определения очага деформации при произвольном характере деформированного состояния объекта.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно определяют ориентировочное положение плоскости локализации относительно поверхности объекта для заданных характера де2 изобретения — повьппение точности определения границ очага деформации за счет обеспечения возможности определения очага деформации при произвольном характере деформированного состояния объекта. Объект освещают коллимированным пучком когерентного излучения, получают увеличенное изображение объекта, в плоскости фокусировки регистрируют голограмму сфокусированного изображения, после чего объект деформируют и изменяют направление освещающего пучка. Затем на ту же пластинку регистрируют голограммы сфокусированного иэображения и восстанавливают полученную двухэкспоэиционную голограмму полихроматическим излучением. По амперференционной картине определяют границы очага деформации. формирования и геометрических параметров схемы голографического интерферометра (направлений освещения и наблюдения). Такое определение может быть осуществлено либо известными экспериментальными методами путем восстановления действительного изображения с двухэкспоэиционной голограммы и визуального определения плоскости локализации относительно положения действительного изображения, либо расчетным путем. После этого определяют коэффициент увеличения системы фокусирования изображения. На основе экспериментов авторами установлена зависимость между расстоянием d. от объекта до плос1516776 кости локализации и расстоянием S от изображения объекта до плоскости локализации в пространстве изображения:

k д =

1 (Д + k)f где k — коэффициент увеличения оптической системы формирования изображения;

f — фокусное расстояние оптической системы формирования изображения.

При восстановлении голограммы пучком.полихроматического излучения глубина резкости равна

d

) а Л зиь0

15

20 где h — длина волны монохроматического излучения на стадии записи; й" — диапазон длин волн полихроматического излучения 2 на стадии восстановления;

Р— допустимый размер кружка рассеяния;

8 — угол падения опорного пучка на голограмму.

Таким образом, в случае d, z d изображение объекта будет восстанав" ливаться без наличия полос в очаге деформации. Это условие выполняется при величине коэффициента увеличе 35 пня .

30 о 1

k ° — — — — (+ д3 sin 9, 2f

После этих предварительных опера- 40 ций освещают квазиплоскую поверхность ди@фузно отражающего объекта коллимированным пучком когерентного монохроматического излучения. Иэ отраженного излучения формируют иэоб- 4 ражение объекта с коэффициентом увеличения k, удовлетворякщим условию (1). Записывают в плоскости изобракения объект на голограмму и изменяют угол падения освещающего пучка на объект. Затем объект деформируют и запись!вают на ту же регистрирующую среду. Полученную двухэкспоэиционную голограмму сфокусированного изображения восстанавливают пучком полихроматического излучения и регистрируют,интерференционную картину, по которой определяют очаг деформации.

Изменение направления освещающего пучка между экспозициями приводит к формированию регулярной интерференционной картины, локализованной на поверхности объекта. Эта картина будет наблюдаться при восстановлении полихроматическим излучением при любом коэффициенте увеличения °

В той части поверхности, которая подверглась деформации, результирующая интерференционная картина локализована не на поверхности. При коэффициенте увеличения, определяемом выражением (1), и восстановлении полихроматическим излучением, в этой части поверхности полосы будут отсутствовать.

Таким образом, граница очага деформации определяется по границе исчезновения системы интерференционных полос. Точность измерения не зависит от направления наблюдения и характера деформированного состояния и определяется частотой регулярной системы полос, которая не зависит от условий деформирования и которую можно изменять в широких пределах.

Возможность определения размеров очага деформации при значительном коэффициенте увеличения позволяет расширить возможности способа за счет обеспечения возможности исследования очага деформации при произвольном характере деформированного состояния, а также эа счет исследования очага деформации малых размеров.

В частном случае деформированного состояния, при котором полосы локализованы на объекте (Л = О) и,тем самым, может быть использован известный способ, в области очага деформации система полос, обусловленная смещением восстанавливающего пучка, теряет свою регулярность, что позволяет легко установить размеры очага деформации.

Пример. Определяли размер микроочага деформации, возникающего при вдавливании стального цилиндра диаметром 2 мм в металлическую пластину. Объект освещали коллимнрованным пучком когерентного излучения от лазера ЛГ-38 и получали увеличенное изображение с помощью объектива с фокусным расстоянием f 20 мм и апертурой а = 15 мм. Коэффициент увеличения для заранее определенно5 15 го расстояния Л = 20 мм в использованной оптической схеме удовлетворял условию (1) и составлял 1 = 10.

В плоскости фокусировки регистрировали голограмму сфокусированного изображения на фотопластинке типа

ВР-Л. После этого объект деформироСоставитель Б.Евстратов Редактор Е.Папп Техред И.Верес

Корректор А. Обручар

Заказ 6372/38 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ ССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 вали путем вдавливания цилиндра в металлическую пластину и затем изменяли направление освещающего пучка на d = 6 х 10 рад. После изменения направления освещающего пучка вновь на ту же фотопластинку регистрировали голограмму сфокусированного изображения. После фотохимической обработки восстанавливали полученную двухэкспозиционную голограмму сфокусированного изображения и наблюдали интерференционную картину при восстановлении полихроматическим излучением. Поскольку при таком нагружении объекта перемещение происходило в основном в плоскости объекта, то интерференционные полосы в области очага деформации отсутствуют.

По интерференционной картине было установлено, что очаг деформации проникает на глубину 0,63 мм и имеет максимальную ширину 1,15 мм.

Использование известного способа не позволило определить размеры очага деформации из-эа невозможности одновременного наблюдения объекта

16776

6 и интерференционной картины при заданном k = 10. Уменьшение же коэффициента увеличения до k = 1 позволит визуализировать очаг деформации. Однако из-за уменьшения иэображения точность определения размеров снизилась в 5 раэ.

10 Формула изобретения

Способ определения очага деформации диффузно отражающих объектов, заключающийся в том, что освещают объект пучком когерентного монохроматического излучения, формируют изображение объекта, записывают изображение объекта на голограмму до и после деформирования, восстанавливают полученную двухэкспозиционную голограмму световым излучением и регистрируют интерференционную картину, по которой определяют очаг деформации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения границ очага деформации, формирование изображения объекта производят с увеличенным мас табом, после записи на голограмму иэображения объекта в недеформированном состоянии изменяют угол падения коллимированного освещающего пучка на поверхность объекта, а полученную двухэкспозиционную голограмму восстанавливают полихроматическим излучением.