NL8204349A - Inrichting en werkwijze voor het langs holografische weg onderzoeken van een voorwerp. - Google Patents

Description

w vnr i^i » Λ-. - £ T *

% .·_._ · .,-y:· . , . >iV

v -1-

Inrichting en werkwijze voor het langs holografische weg , onderzoeken van een voorwerp.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting en werkwijze* voor het langs holografische weg onderzoeken van een te bfprcfcvejövoorwerp.

Het gaat erbij gp nondestructieve beproeving door 5 . middel van tijd^middelecd holografische trillingsanalyse.

In het iUtierikaanse octrooischrift 3.548.643 wordt de méthode van holografische trillingsanalyse algemeen toegelicht, en wordt ia het bijzonder in fig.11 een techniek beschreven voor het analyseren van een structuur van 10 een voorwerp door middel van het vormen van een tijd,^middelend hologram van het voorwerp, terwijl dit wordt getrild.

Het Amerikaanse octrooischrift 3.645.129 beschrijft een méthode voor het beproeven van de gaafheid van een ver-bindingslas tussen twee organen door het vormen van een 15 tijd?middele$d hologram van de las, terwijl deze wordt getrild. In genoemd octrooischrift wordt erop gewezen, dat het nodig kan zijn om verschillende hologrammen te produceren^ bij variërende excitatiefrekwenties en trillings-sterkte, teneinde verschillende trillingsinterferentie-20 banden voort te brengen, die aspecten van het te onderzoeken voorwerp onthullen, welke verschillende karakteristieken hebben. ·:

Het is nu het doel van de uitvinding een werkwijze te verschaffen voor een non-destructief onderzoek onder 25 gebruikmaking van een enkel tijd-middelend hologram, dat wordt Qpgengraen . terwijl het te onderzoeken voorwerp wordt onderworpen aan een aantal trillingen met frekwenties, die binnen een gedefinieerde bandbreedte stochastisch worden gegenereerd.

30 De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin gedeeltelijk als aanzicht en gedeeltelijk schematisch een uitvoeringsvorm van de uitvinding is weergegeven.

IS de figuur is een uitvoeringsvorm van de uitvin-35 ding getoond* waarin laser 100, bijvoorbeeld een argon laser, een bundel 102 genereert, die gaat naar een spiegel 104, 8204349 * -2- waarbij een gedeelte van de bundel 102 wordt gereflecteerd door de spiegel 104 en een referentiebundel 106 vormt, terwijl een ander gedeelte van de bundel 102 gaat door de apertuur 105 in de spiegel 104 voor het vormen van een 5 voorwerpsbundel 108. De bundel 108 wordt gereflecteerd door de spiegel 110 door een ruimtelijk filter 112, en vervolgens weer gereflecteerd terug door een spiegel 114 voor het belichten van het proefvoorwerp 107. Het proef-voorwerp 107 is getoond als een rond voorwerp met een ci-10 lindrische verbinding tussen een cilindrisch orgaan en een inwendig afslijtbaar orgaan. De vorm van het voorwerp is van-zelf-sprekend onbelangrijk voor de uitvinding. Het is tevens niet belangrijk, of de verbindingslas, die op gaafheid moet worden onderzocht, zichtbaar is in het hologram, 15 dan wel, of alleen het oppervlak van het verbonden orgaan zichtbaar is.

De referentiebundel 106 wordt gereflecteerd door een spiegel 116 door een ruimtelijk filter 118 en gericht op een fotografische plaat 120, die wordt gehouden door 20 een plaathouder 122. De referentiebundel en straling, gereflecteerd van het proefvoorwerp 107 in de voorwerpsbundel combineren met elkaar voor het vormen van een hologram volgens de wel bekende principes van de holografie, zoals toegelicht in het Amerikaanse octrooischrift 3.548.643.

25 Het proefvoorwerp 107 wordt geëxciteerd door een orgaan 219, dat stijf bevestigd is aan het orgaan 217, dat trillingskrachten overdraagt van een piëzo-elektrisch tril-orgaan 216 naar het orgaan 219, en dienst doet als ondersteuning voor een gecalibreerde accelerometer 218. De acce-30 lerometer 218 produceert een signaal, dat wordt versterkt door een versterker 220 en weergegeven op een digitale voltmeter 222, welke wordt gebruikt voor het controleren van de sterkte van de krachten, die worden aangelegd aan het proefvoorwerp. De signalen aan het piëzo-elektrische 35 trilorgaan 216 worden geleverd door een stochastisch signaal-generator 210, welke elektrische "witte ruis" genereert, die wordt gemodificeerd door een banddoorlaatfilter 212, dat bijvoorbeeld frekwenties doorlaat binnen een gebied van 10 KHz tot 30 KHz. Het signaal van het banddoorlaatfilter 40 212 wordt versterkt in een versterker 214 en gericht naar 8204349 het trilorgaan 216. Het gehele samenstel is gemonteerd op een isolftietafel 201, teneinde de optische componenten stabiel te houden gedurende het opnemen van het hologram, en het piSzO'-eléktriscbe tri lor gaan 216 is verder geiso-5 leerd van de tafel door gebruikelijke middelen, die de vakman bekend zijn.

In bedrijf resulteert de trillingsacceleratie, opgelegd aan het proefvoorwerp 107 in trillingsenergie-over-dracht door het proefvoorwerp 107 naar het verbindingslij grensvlak van de twee organen. Indien de verbinding uniform is, zal het oppervlak van het voorwerp, dat zichtbaar is in het hologram, in we^en uniform worden geëxciteerd, onder-worpen u|tsluiend aan .de kenmerkende trillingsmodi van het ypoi^arpi Ipdien dg, verbinding evenwel niet uniform is 15 en er«,aea> niet gebondeür gebied is binnen het deel van het voorwerp* dat zichtbaar is in het hologram, zal het orgaan het dichtst bij het hologram onafhankelijk van het andere orgaan trillen als gevolg van de aangelegde acceleratie, en een aantal gesuperponeerde interferentieringen zullen 20 verschijnen in het hologram. Het gebied, waarover de ringen zich uitstrekken zal hetzelfde zijn als het niet gebonden gebied van de verbinding en de trillingsamplitude, en bijgevolg zal de donkerheid van de referentieranden in het blootgestelde hologram afhangen van de trillingsamplitude 25 en de trillingsfrekwentie met betrekking tot de resonantie-frekwentie van dit niet gebonden gebied.

Het proefvoorwerp zal worden aanvaard of afgewezen in afhankelijkheid van bet aantal defecten, die worden onthuld door inspectie van het voltooide hologram. Het 30 Amerikaanse octrooischrift 3.645.129, dat boven genoemd werd, voert weg van de uitvinding in die zin, dat daarin wordt gesuggereerd, dat het nodig is om een aantal hologrammen op te nemen met verschillende frekwenties en verschillende intensiteiten teneinde alle niet gebonden gebieden 35 te ontdekken. Deze methode is vanzelfsprekend tijdrovend en onhandig en niet goed geschikt voor een productie-testmethode, hetgeen het doel is van de onderhavige uitvinding.

Er is gevonden, dat het gebruik van toevalsexcitatie, 40 opgelegd aan een proefvoorwerp, op efficiënte wijze alle 8204349 -4- niet verbonden gebieden onthult binnen een breed gebied van afmetingen, en bijgevolg, dat het aantal hologrammen, dat vereist is, drastisch kan worden verminderd. In het speciale geval, dat getoond is in de tekening, is het te beproeven 5 voorwerp cilindrisch en dus is niet het gehele gebied van de verbinding zichtbaar in hetzelfde hologram. In dit geval ziet het hologram bij benadering ongeveer een kwart van het voorwerp en een volledige inspectie wordt gedaan door het voorwerp te roteren en een serie hologrammen op te 10 nemen. Andere proefvoorwerpen kunnen slechts de opname van éên enkel hologram vereisen.

In de uitvoering, getoond in de tekening, waren de monturen voor de optische organen en het proefvoorwerp hecht vastgeklemd op de isolatietafel 101, terwijl het 15 piëzotrilorgaan 216 geïsoleerd was van de tafel, teneinde verstoring van het hologram te vermijden. Er bleek, dat bevredigende resultaten werden verkregen voor het piëzotrilorgaan 216 te besturen voor het voortbrengen van een acceleratie van ongeveer 150 g's aan het proefvoorwerp.

20 Er werd tevens gevonden, dat het aantal en de positie van de klemmen, die het proefvoorwerp 107 vastklemdenop de tafel 101, het vermogen van de techniek om niet verbonden gebieden te ontdekken, niet aantast. De sterkte van de trilling, aangelegd aan het proefvoorwerp kan variëren 25 in verschillende situaties. Het verdient de voorkeur om een kracht te gebruiken, die de niet gebonden gebieden zal exciteren, maar zeer kleine amplitudes opleggen aan de resonantiemodi van het proefvoorwerp, zodat defecten in de verbinding met maximale helderheid naar voren komen.

30 -conclusies- 8204349

Claims (4)

1. Holografisch testapparaat voor het onderzoeken van een proefvoorwerp, gekenmerkt door: middelen voor het voortbrengen van een optische voorwerpsbundel en een referentiebundel, 5 middelen voor het blootstellen van een proefvoorwerp aan de :?i^ri^pebuiKlelf : middelen voor het blootstellen van een fotogevoelige detector tegelijk aan 4e referentiebundel en straling, afkomstig van Het proefvoorwerp gedurende een voorvastge-10 stelde belichtingstijd, een signaal voortbrengend orgaan voor het vóórtbrengen van elektrische signalen met frekwenties, die stochastisch verdeeld zijn binnen een frekwentiegebied, een filterorgaan voor het doorlaten van een gedeelte 15 van de stochastisch verdeelde frekwenties binnen een voor-vastgesteld frekwentiegebied voor het vormen van een drijf-signaal, en middelen, die reageren op het genoemde drijfsignaal voor het mechanisch doen trillen gedurende de belichtings-20 tijd van het proefvoorwerp met versnellingskrachten, die een vastgestelde gemiddelde sterkte bezitten.

2. Werkwijze voor het langs holografische weg onderzoeken van een voorwerp, gekenmerkt door de volgende 25 stappen: het vóórtbrengen van een voorwerpsbundel en een referentiebundel van optische straling; het blootstellen van het proefvoorwerp aan de voor-werpbundel, 30 het blootstellen van een fotogevoelige detector tegelijk aan de referentiebundel en straling, afkomstig van het proefvoorwerp gedurende een vastgestelde belich- _.....- het voortbrengen van elektrische signalen, die sto- 82H^fNf.; I . -6- chastisch verdeeld zijn in frekwentie binnen een voorvastgesteld frekwentiegebied, het omzetten van de genoemde elektrische signalen tot mechanische versnellende krachten met dezelfde fre-5 kwentiekarakteristieken als de elektrische signalen, en het doen trillen van het proefvoorwerp met de genoemde mechanische versnellende krachten gedurende de voor-vastgestelde belichtingstijd. 10

3.Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het frekwentiegebied ligt tussen 0 en 50 KHz.

4.Werkwijze volgens conclusie 2, m e t het 15 kenmerk, dat het frekwentiegebied ligt tussen 0 en 50 KHz. 8204349