SU520507A1 - Устройство интерференционного измерени проекции вектора перемещени поверхности диффузно-отражающего обьекта - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТ-ЕРФЕРЕП-ЩИОНМОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПРОЕКЦИИ

ВЕКТОРА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПОВЕРХН(Х;ТИ ДИФФУЗНО; - рТРАЖАЮЩЕГО

ОБЪЕКТА одной из них пози-гав и механически совмещают с другим негативом, что приводит к погрешност м из-за неточ.ого совмеше1ш . Ближайшим техническим решением к предложенному  вл етс  устройство интерфе ренционного измерени  проекции вектора перемещени  поверхности диффузно-отражак щего объекта, содержащее источник когерент кого излучени , одноканальную систему освещени  объекта и двухканальную систему записи информации, каждый канал которой содержит диафрагму, фокус рующий элемент 41 приемник излучени  {С. Введение двухканальной системы записи информации позвол ет получать голограммы интенсивности с несущей пространственной частотой и раздел ть при восстановлении отдельные пор дки дифрагированных волновых полей. В результате этого исчезает зависимость кон рраста интерференционной картины на восстановленном изображении от коэффициента контрастности фотоэмульсии, что увеличивае точность измерени . Недостатком описанного устройства  вл етс  невысока  чувствительность . Цель изобретени  - повышение чувствите льности устройства. Поставленна  цель достигаетс  благчада- р  тому, что в один из каналов освещени  объекта введен оптический элемент, обеспе- чивающий вращение плоскости пол ризации освещающего излучени , в кшккый канал системы записи информации введен ана/шза- тор, и в один из каналов системы записи информации введен оптический элемент, обес печивающий вращение плоскости пол ризации отрал енного излучени , На чертеже показана принципиальна  оптачейка  схема предложенного устройства. Источник когерентного излучени  и двухканальна  система освещени  исследуемого объекта 1 по направлени м 2 и 3 не показаны . Система записи информации состоит нз двух каналов, расположенных, в направле . аи х 4 и 5. Каждый канал I содержит диафрагму- атверст1и  6 и 7 в непрозрачном экране 8, фокусирующий элемент 9 представ- Л ющий собою опт}гческую систему (объектив или линзу) и приемник излучени  10,  вл ющийс  квадратичным детектором, например фсггопластинку. В один из каналов освещеш1  введен оптический лемент 11, обеспечивающий вращение плоскости пол рное 1ииосвеюаюшегоизлучени  {например, полу- ; волнова  пластинка). В каждь Й кааал системы записи информации введен анализатор 12 и 13, и в один из этих каналов введен шттический элемент 14, обеспечивающий вр ение плоскости пол ризации отраженного злучени . В процессе работы деухканальна  система свещени  исследуем ого объекта обеспечивает оллимированное освешение по нaпpaвлeни  t н 3. Так как оба обеспечивающих пучка бразованы излучением от одного и того же когерентного источника, они поп ризовшгы в одной и той же плоскости, что показано на фиг. 1 стрелками, пересекающими направлени  2 и 3., После прохождени  освещающего излучени  через оптический элемент 11 плоскость пол ризации освещающего излучени  в одном из каналов измен етс  на ортогональную , котора  показана на чертеже точкой. Ввиду диффузного рассе ни  освещающего излучени  в каждом из направле шй 4 и 5 распростргш ютс  одновременно по два пучка со взаимно ортогональными пол ризаци ми . Анализаторы 12 и 13 пропускают излучение одного направлени  пол ризации, так что в калсдом из каналов распростран етс  только по одному пучку, пол ризации этих пучков взаимно ортогональны. Оптический элемент 14 обеспечивает вращение плоскости пол ризации одного из пучков так, что она становитс  ортогональной по отношению к своему первоначаль ному положению и параллельной по отношению к пучку в другом канале, в резул тате чего пучки в различных каналах станов тс  когерентными и по пол ризации и образуют интерференционную картину в плоскости регистратора. Использу  метод двух эксЬозиций и прикладыва  к объекту деформирую- |лую нагрузку, на восстановленном изобраkeHHH получают интерференционную кйртину, {тредставл юшую собой изолинии проекции вектора перемещени  поверхности диффузно-отражающего объекта на направление, перпенди{сул рно биссектрисе утла между направлени ми 2 и 3 . Сравним предложенное устройство с аналогом и прототипом по чувствительности и точностным характеристикам. В ана- логе используетс  двухканальное освеще- ние исследуемого объекта и одноканальна  система записи информации, распол- женна  симетрично оптической оси, отсутствуют также элементы 11-14. Интерферограм- ма на восстановленном изображении описЫваетс  уравне1шем; Д|г 2sm| - N.Ai (1) - fгдеЛГ - проекци  вектора перемещени  на направление, перпендикул рное оптической оси:, -угол между оптической осью и ; направлени ми освеще1ш  объекта N  

|р дковый номер интерфере1щиоиной полосы, ; А -Д:ШНа волны.

|При чувствительности, определ емой уело|вием образовани  одной интерференционной полосы, можно замерить

Vasinji

4Г,

С2)

при освещении по касательной к поверхности (макисмальна  теоретическа  чувст вительность) : 5iriji l, 4fx 2-

В голографической интерферометрии при освещении нормально к поверхности и на блюдении по касательной к ней (максимальна  теоретическа  чувствительность idf . . Таким образом, чувствительность аналога превышает чувствительность 1 олографического интерферометра, но точ ность измерени  неудовлетворительна.

В прототипе используют одноканальную систему освещени  объекта и двухканальную систему записи информации (один из освещающих пучков и элементы отсутствуют ) . Интерферограмма на восстановленном изображении описываетс  уравнением:

, (3)

где «/. -угол между оптической осью и направлени ми 4 и 5. Действующий диаметр оптической системы ограничивает угол е , а следовательно, и чувствительность устройства . Известно, что качественные объек тивы имеют отношение диаметра к фокусу не более 1:1,5, что при фотографировании

в масштабе 1:1 дает

SlncC -|- и при М «1,ЛИх ЗЛ.

Таким образом, хот  точность прототипа выше, но чувствительность хуже, чем у аналога и голографического интерферомет ра.

; Отметим, что механическое объединение одно устройство двухканальной системы {освещени  объекта и двухканальной систе- |мы записи информации не приводит к повы- щению чувствительности. Действительно, если бы объект освещалс  по двум кан&лам излучением, когерантным также и по пол ризащш (элементы 11-14 тогда бы отсутствовали), то в результате диффузного рассе ни  на поверэшости объекта освещающих пучков по каждому из каналов 4 и S распростран лись бы по два пучка. В {Процессе аалиси голограмма интенсивноо;ти была бы образована интерференцией четырех пучков. При записи методом двойной экспозищю с приложением к исследуемому объекту между экспозицией деформирующей нагрузки о изображении, восстановленном

в нулевых пор дках .дифрак1ши, суммарна  1интерференцио1ша  картина была бы oбpa oвaна интерференцией четырех пар пучков. Как показывает подробный расчет такой интер- ференции , в итоге на сильном мешающем фоне наблюдалась бы малоконтрастна  интерференционна  картина, описываема  уравнением (3).

Введением оптических элементов 11-14 из четырех отраженных пучков выдел ют два, прошедших по каналам 2-4 и 3-5 (или по каналам 2-5 и 3-4, если помен ть местами анализаторы 12 ij 13), что обеспечивает высокий контраст интерференционных полос на восстановленном изображении. Интерферограмма описываетс  выражением;

Arx(sm i:sinj)«(,) (Ц)

где знак + или - соответствуют интерференционной картине, образованной пучками, par простран вшимис  по каналам 2-4 и 3-5 или 2-5 и 3-4. Максимальна  чувствитель ность в этом сдачае (при 51Пв(1 Sinjb l ) соответствует 7 интерференционную полосу, что превосходит чувствительность Голографических интерферометров, аналога и прототипа.

Возможны два варианта устройства, привод щие к достижению поставленной цели,

но обладающие некоторыми недостатками пО сравнению с описанным.

В первом варианте два канала, используемых дл  записи информации, получают делением не по волновому фронту, как в описанJHOM устройстве, а делением по амплитуде с помощью дифракционной решетки, помещенной в плоскость изображени  объекта, предварительно построенного по одному каналу вспомогательной оптической системой . Интерферограмма на восстановленном изображении описываетс  уравнением (1). По сравнению с предложенным устройством, в этом варианте интенсивность света, падак щего на квадратичный детектор, уменьшит-, |с  в 1 / Д раз, где Д-дифракционна  эффективность решетки кроме тогх), как видно из сравнени  уравнений (1) и (4), нескопысо уменьшаетс  чувствительность,

Во втором варианте устройства как дп  освещени , так дл  построени  записи иопользуют два канала, оптические элементы 11-14 отсутствуют, вместо этого врем  каждой из экспозиций разбивают на два равных интервала, между KOTOpbiNoi соответс-рвующими оптическ1ши элементами фазу одного из освещающих пучков мен ют , а одного из пучков, используемых дл  . , на-Л . Голограмма интенсивности оказываетс  записашшй с добавлешюм посто нного фона, что приводвт к снижекнк} ее дщф ракционной эффективноста и сеютветсй енно арксюти вос зтановпенного изображени .

Claims (3)

1. Р. Кольер и др. Оптическа  голографи . М., Мир, 1973,

2.Leendertt. 3.А., 1. of PHys.E (Scl - nstinim) 1970, 3, 214-218).

3. Власоь Н. Г., Смирнова С, Н„ ПресШ1КОВ Ю, П.,Ж. Т. Ф. 1973, №5. 11О41106 (прототип).