Интерферометрический способ контроля трехмерного фазового объекта — SU 879553 (original) (raw)
ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеэ СоветсиикСоциапистичесиикРеспубпииоо делаю нзобретеннй н отерытнй(72) Авторы изобретени Г. Гус Н. Пойзнер Сибирский физико-технический при Томском ордена Трудового государственном университете асного В. В. Куйбыш 71) Заявитель) ИНТЕРФЕРОИЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОНТР ТРЕХМЕРНОГО ФАЗОВОГО ОБЪЕКТАпровроляой . 1 о а15 Изобретение относится к оптическимизмерениям на основе голографическойинтерферометрии в реальном масштабевремени и предназначено для исследования динамических, т.е. изменяющихсяво времени, прозрачных объектов, например плазменных струй, ударныхволн, газовых потоков и т.д,В настоящее время существуетблема реализации трехмерного контаких объектов с предельно высокразрешающей способностью с помощьюголографических способов,Известен способ голографическогоконтроля трехмерного фазового объектв реальном масштабе времени с рассеивателем 11, осуществляющийся путемосвещения светочувствительной средыпосредством рассеивания, затем освещения обработанной светочувствительной среди и объекта посредством рас 20сеивателя, регистрации динамическойинтерференционной картины, образованной восстановленной и искаженной в данный момент объектом волнами, и расшифровки интерференционной картиныпо сдвигу полое конечной ширины с помощью точечной диафрагмы либо объектива с малой апертурой.Недостатки указанного способа -во-первых, низкая разрешающая способность, так как возникают оптическиепомехи в виде пятнистой структуры,во-вторых, необходимость в специальных схемах восстановления,Ближайшим техническим решением является способ голографического контроля трехмерного фазового объекта вреальном масштабе времени без рассеивателя, осуществляющийся путем освещения светочувствительной среды волнами от двух источников, обработкисветочувствительной среды, установкиее на прежнее место, установки объекта на пути одной из волн и расшифровки интерференционной картины 21.Недостатком указанного способа "является невозможность трехмерного879553 йия светочувствительной среды. В этом случае экспозицияЕ=х 1 Т, (1) где х - коэфФициент пропорциональности, 1 - интенсивность света на поверхности светочувствительной среды;+(хг-С,. ьп 0,)т=ГАЮА, и Аг - амплитуды сферических волн на поверхности светочувствительной среды, направления распространения которых с нормалью к плоскости среды составляют соответственно 5,МИ = 8,1и ЫгММ = "Ог; 1 с - волновое число;- мнимая единица; (х, у) - плоскость светочувствительной среды, причем для упрощения рассматривается одномерная запись, когда координата х лежит в плоскости рисунка перпендикулярно МИ; Т - время экспозиции выбирается настолько большим, чтобы после обработки светочувствительной среды коэффициент ее пропускания по амплитуде можно было представить в форме степенного полинома относительно величины экспозиции:- Со+ С,Е + Сг Е +(3) и пренебречь членом с Е, Здесь Со, С, и Сг - постоянные коэффициенты, характеризующие форму кривой почернения .Затем проводят обработку светочувствительной среды и установку ее на прежнее место. После этого изменяют нее местоположение и ориентацию с тем, чтобы компенсировать неточность А в выборе расстояний от источников сферических волн до светочувствительной средыпри записи;Р = 2 Рг -Ь 40 Контроль трехмерного фазового объекта по предлагаемому способу осуществляется следующим образом,Для освещения светочувствительнойсреды исполъзуют источники сферических волн, формируемых, например, лин"зами 5 и б, расстояния 5,М = 0, и5 М = 1, от которых до плоскости светочувствительной среды 9 отличаютсяпримерно в два раза: 3, = (1,9850-2,02) 1 т.е, с точностью 11 Е, какпоказывает эксперимент, достаточной.Далее изменяют интенсивность освещения, напр 1 лмер, регулируя мощность из-,лучения лазера 1, до достижения нелинейного режима голографической записи., которому соответствует работав области передержек кривой почерневосстановленное за нею поле 1- Ф содержит среди других следующие две компоненты: во-первых, плоскую волну сравненияЮср =(С 14 Т+ 2 СгМ (А, +А)хАг А ЕйсхРдлду+П 62) (5)гво-вторых, плоскую волну, обусловленную нелинейным режимом голографической записи, которая распространяется контроля динамического неоднородного неосесимметричного фазового объекта.Цель изобретения - обеспечение возможности трехмерного контроля динамического неоднородного неосесимметричного фазового объекта в реальном масштабе времени при одновременномповышении разрешающей способности.Поставленная цель достигается тем, что при контроле трехмерного фазового 1 О объекта интерферометрическим способом путем нелинейной голографической записи на светочувствительную среду, восстановления интерферограммы волнами от двух источников сферических 15 ;волн и расшифровки интерферограммы выбирают расстояния от источников до плоскости светочувствительной среды в отношении 1:2, устанавливают обработанную светочувствительную среду в цоложение записи, изменяют оптическую длину пути одной из волн, устанавливают объект на пути указанной волны, регистрируют инчерферограмму в направлении плюспервого дифракционного порядка; при этом расшифровку интерферограммы осуществляют по сдвигу колец Ньютона. На Фиг, 1 показана схема реализациипредлагаемого способа; лазер 1, свето 30делитель 2, зеркала 3, 4, линзы 5, 6,динамический трехмерный фазовый объект 7 плоскопараллельная пластинка 8,светочувствительная среда 9,штрихпунктирная линия ММ -нормаль,.к поверх1ности светочувствительной среды, источники сферических волн 5, и 5, со"здаваемых линзами 5 и 6 соответственно,Расчет показывает, что при смещенииобработанной светочувствительной среды относительно ее положения при записи на величину 8 = -24211/(1-) (4)ставляет собой динамиренционную картинуг (,) =Ы., фи.6)Нетрудно видеть, что- о Г сов( - 9 (хдс,(с, ц, 3 фте косинуса где второй член в аргуменописывает сдвиг коле Ни авленииц ьютона в нар нии Х за счет испытанного световой сферической волной искажения . фазы п и ар распространении через объект - ср, с (8)с ( ). Поэтому расшифровку интерференционной какартины осуществляют по с двигу колец Ньютона. Так как на п арасп орактике через фазовы" би о ъектространяется сферическая волна, то,голограмма имеет двуме н туру, т.е,:рную струк(,у, ) =, +Г, со () Ф"й) )Расшифровка интерференционной картины в трехмерной конической системе координат раскрывает зависимость величины Г от третьей координаты ЕТаким образом, предложенный способ голографического контроля трехмерного фазового объекта в реальном масштабе времени решает актуальную в настоящее время задачу: позволяет осуществить трехмерный контроль динамического неоднородного неосесимметричного фазового объекта при повышении разрешающей способности до предельного значения с помощьюю простых голографических устройств. Интерферометрический способоляосо контр трехмерного фазового объекта пут м нелинейной голографич ескои записи на светочувствительную с естановлсреду, восвления интерферограммы волнамиических волнот двух источников сферически расшифровки интенферограммы, о т личающийся тлью обеспс я тем, что сс я т , ценогоечения возможности ттрехмерго контроля динамическо го неоднородного неосесимметричнобъекта в еного фазовогоо ъекта в реальном масштабе временипри одновременном повышенинении Разрешающеи способности выбираю1 а т расстояния от источников до плоскости светочувствительной средьв отношении 1;2,устанавливают обрабоотанную светочувствительную сРеду в положение записи, изменяют оптическуюодной издлину, путина пз волн, устанавливают бт о ъектпути указанной волнь регистрируют интерферограмму в направлении д 5 плюс первого ид фракционного порядка,при этом расшифровку инте фр ерограммыосуществляют по сдвигу ко Нлец ьютона. Источники информации,принятые во внимани е при экспертизе1. Островский Ю.И. и др. Голографическая интерферометрия, М., "Наука",1977, с. 1 б 1-162.2. Там же,2 221-224 (прототип),879553,Же ель А.СилаеваОлиян КорректорПодлисноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб, л. 4/5 оставит тов Б ех о екмар ак Патент", г 717/,18 Тираж 509,ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035 д Москва Ж
Интерферометрический способ контроля трехмерного фазового объекта