Устройство для исследования форм колебаний
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для исследования форм колебаний деталей и узлов конструкций в машиностроении методом спекл-интерферометрии.
Задача технического решения - сокращение времени юстировки, расширение класса исследуемых объектов.
В устройстве для исследования форм колебаний каналы формирования предметного и опорного пучков совмещены, а светоделитель выполнен в виде слабого диффузора с возможностью малых периодических перемещений вдоль оптической оси и расположен перед исследуемым объектом на расстоянии от него не более половины длины когерентности используемого лазерного излучения.
Периодически меняя расстояние между диффузором и исследуемым объектом, меняется оптическая разность хода между спеклами диффузора и спеклами поверхности исследуемого объекта. Узловые линии будут наблюдаться в виде мерцающих спеклов.
Для исследования колебаний крупногабаритных объектов можно использовать несколько источников когерентного излучения. 2 ил.
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для исследования форм колебаний деталей и узлов конструкций в машиностроении методом спекл-интерферометрии.
Известен интерферометр с гладким осевым опорным пучком, содержащий источник когерентного излучения, канал формирования предметного пучка, канал формирования опорного пучка, светоделитель для наложения предметной и опорной волны и трубку телекамеры, корреляционный полосы в котором получают в результате электронной обработки изображения с использованием телевизионной техники. (Джоунс Р., Уайкс К. Голографическая и спекл-интерферометрия. - М.: Мир, 1986 г., с.186).
Недостатком этого устройства является сложность юстировки данной оптической схемы, так как центр опорной волны должен быть сопряжен с центром линзы предметного пучка.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является устройство для исследования форм колебаний, содержащее источник когерентного излучения, канал формирования предметного пучка, канал формирования опорного пучка, светоделитель для наложения предметной и опорной волны, трубку телекамеры, соединенную с персональной ЭВМ. (Еленевский Д.С., Шапошников Ю.Н. Лазерно-компьютерная система получения и анализа спекл-интерферограмм вибрирующих объектов. Известия Самарского научного центра РАН. 1999, №1, с.134).
Недостатком этого устройства является сложность юстировки такого интерферометра, а также небольшой возможный угол поля зрения телекамеры, что ограничивает класс исследуемых объектов. Это связано с тем обстоятельством, что в плоскости фотодиодной матрицы телекамеры,
используемой в составе электронного спекл-интерферометра, пространственно совмещены для взаимной интерференции предметный и опорный пучки. Так как из технологических соображений поверхность фотодиодной матрицы телекамеры обычно выполняется плоской, то волновой фронт светового пучка, формирующего изображение точки на краю поля зрения, встречается с волновым фронтом опорного пучка под относительно большим углом, поэтому ширина интерференционных полос на краю поля зрения будет минимальна, и может быть меньше характерного размера элементарного фотодиода матрицы.
Задача технического решения - сокращение времени юстировки, расширение класса исследуемых объектов.
Указанная задача достигается тем, что в устройстве для исследования форм колебаний, включающем источник когерентного излучения, канал формирования предметного пучка, канал формирования опорного пучка, светоделитель, трубку телекамеры, соединенную с ЭВМ, каналы формирования предметного и опорного пучков совмещены, а светоделитель выполнен в виде слабого диффузора с возможностью малых периодических перемещений вдоль оптической оси и расположен перед исследуемым объектом на расстоянии от него не более половины длины когерентности используемого лазерного излучения.
Отличительных признаков полезной модели в других объектах техники не обнаружено.
На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого устройства с одним источником когерентного излучения.
На фиг.2 изображена оптическая схема предлагаемого устройства с двумя источниками когерентного излучения.
Устройство содержит источник 1 когерентного излучения, расширитель пучка 2, прозрачный диффузор 3, вибрирующий объект 4, диафрагму 5, объектив 6, телекамеру 7.
Устройство работает следующим образом:
С помощью источника когерентного излучения 1 через расширитель 2 и диффузор 3 освещен вибрирующий объект 4. Диффузор 3 имеет слабую диффузность, небольшая часть излучения идет на образование спеклов внутри самого диффузора, основная часть излучения идет на освещение вибрирующего объекта 4. В результате с помощью диафрагмы 5 и объектива 6 на фотодиодную матрицу телекамеры 7 попадают спекл-структура диффузора 3 и спекл-структура объекта 4. Диффузор 3 и исследуемый вибрирующий объект 4 расположены так, чтобы двойное расстояние между ними не превышало длины когерентности лазерного излучения, в результате чего на матрице телекамеры происходит интерференция этих волновых фронтов. Объектив 6 совмещает волновые фронты от диффузора и от объекта и спеклы от диффузора и от объекта будут интерферировать поточечно. В случае периодического перемещения диффузора вдоль оптической оси в узлах вибрирующего объекта интерференционная картина спеклов будет меняться, так как меняется оптическая разность хода между спеклами диффузора и спеклами исследуемого объекта, а в пучностях колебаний объекта корреляция спеклов будет нарушена и картина меняться не будет. Таким образом, периодически меняя расстояние между диффузором 3 и объектом 4 узловые линии форм колебаний исследуемого объекта будут наблюдаться в виде мерцающих спеклов. С помощью этого устройства можно осуществить метод голографической спекл-интерферометрии путем вычитания изображений, изменив перемещением диффузора фазу спеклов в узлах вибрирующего объекта на 180°.
Используя это устройство можно определять форму колебаний крупногабаритных изделий. Для этого, как показано на фиг.2, можно использовать несколько источников когерентного излучения. Это позволяет расширить класс исследуемых объектов.
Опытный образец устройства изготовлен и испытан, подтверждено достижение поставленной задачи.
Устройство для исследования форм колебаний, содержащее источник когерентного излучения, канал формирования предметного пучка, канал формирования опорного пучка, светоделитель, трубку телекамеры, соединенную с ЭВМ, отличающееся тем, что каналы формирования предметного и опорного пучков совмещены, а светоделитель выполнен в виде слабого диффузора с возможностью малых периодических перемещений вдоль оптической оси и расположен перед исследуемым объектом на расстоянии не более половины длины когерентности используемого лазерного излучения.
