Голографическая интерферометрия реальном времени

В голографической интерферометрии реального времени наиболее целесообразным является использование интерферо-грамм, соответствующих проекционным изображениям, формируемым волнами II и III, так как отпадает необходимость локализации полос на поверхности объекта и использования специальной оптики для наблюдения и регистрации интерферо- [c.138]

В другом варианте метода на голограмме регистрируют волну, рассеянную объектом только в некотором начальном состоянии. Затем при восстановлении полученной голограммы объект не удаляют, а освещают так же, как и при регистрации голограммы. В результате возникают две волны распространяющаяся от самого объекта в данный момент и восстановленная голограммой предметная волна, соответствующая начальному состоянию объекта. Непрерывно наблюдая создаваемую этими когерентными волнами интерференционную картину, можно судить о происходящих с течением времени изменениях состояния объекта. Такой метод называют голографической интерферометрией реального времени. [c.389]

В схеме на рис. 4.9 углы зондирования выбирались следующими ф1 =—120°, ф2 = 120°, фз = 0°. Это позволило использовать один расширитель (линзы 10, 11), увеличивающий масштаб волнового фронта в 2 раза. На регистраторе 12 формируется голограмма в отсутствие объекта, затем с помощью метода голографической интерферометрии реального времени наблюдаются томографические интерферограммы объекта 5. При этом выделяется сечение объекта, совпадающее с плоскостью хг (ось г перпендикулярна плоскости рисунка). [c.132]

Существенным достижением лазерной голографии является разработка методов голографической интерферометрии, в основе которой лежит свойство голограмм точно воспроизводить записанные на них волновые поля. При освещении восстановленной голограммой объектной волны с волновым полем излучения, непосредственно рассеянного объектом, оказывается возможным наблюдать картину интерференции этих волн. Если волновое поле претерпевает изменения по сравнению с записанным па голограмме, то на трехмерном изображении объекта появляются интерференционные полосы, соответствующие этим изменениям. Этот метод получил название голографической интерферометрии в реальном масштабе времени. [c.208]

Данный метод получения голографических интерферограмм в силу простоты экспериментальной реализации чаще всего используется на практике. Однако в отличие от метода интерферометрии в реальном времени он не позволяет непрерывно наблюдать изменения, происходящие с объектом. [c.211]

Голография — линейный процесс, что позволяет записать и восстановить несколько голограмм одновременно и производить интерференционное сравнение световых волн, рассеянных объектом в различные моменты времени. Это свойство голографии позволяет применять ее для исследования изменения состояния объекта — голографической интерферометрии. При этом могут сравниваться световые волны, идущие от реального объекта с восстановленными с помощью голограммы (метод реального времени) или световые волны, восстановленные голограммой, которые зарегистрированы в различные моменты времени (метод двух экспозиций). Последний наиболее широко распространен при исследованиях напряженно-деформи-рованного состояния диффузно-отражающих и прозрачных объектов. Во время первой экспозиции регистрируется исходное состояние объекта, во время второй-—деформированное. При освещении такой голограммы опорным пучком восстанавливаются одновременно две предметные волны, которые интерферируют, образуя голографическую интерферограмму, характеризующую изменение состояния объекта между экспозициями. [c.539]

Голографическая интерферометрия сфокусированных изображений в реальном времени [c.64]

Не менее важное значение имеет голографическая интерферометрия, изобретение которой существенно продвинуло вперед саму область интерферометрии. Возникшая в период 1964—1965 гг., эта область голографии проявила ряд курьезных и, возможно, даже загадочных свойств. В 1964 г. голографии исполнилось 17 лет, и, хотя голографией занимались уже очень многие, до сих пор никому не удалось открыть голографическую интерферометрию. И неожиданно независимо друг от друга ее изобретают около полдюжины исследовательских групп. Самые ранние сообщения были сделаны Пауэллом и Стетсоном [30], которые предложили голографическую интерферометрию с усреднением по времени. Затем в последующие несколько месяцев ряд групп, работавших независимо друг от друга, сообщили о других вариантах голографической интерферометрии (двойной экспозиции и реальном времени). Успехи голографии в интерферометрии являются поразительными появилась возможность сравнивать любые волны, которые существовали в различные моменты времени,— достижение, немыслимое с точки зрения традиционной интерферометрии. [c.22]

Голографические интерферометры, работаюш,ие в реальном времени, менее критичны к стабильности, чем их классические аналоги. Уникальным свойством голографии является способность записывать множество изображений на одну и ту же голограмму, причем при восстановлении они интерферируют как независимые волновые фронты. Интерферометрия с двойной экспозицией голограмм позволила ослабить на порядок критерий стабильности по времени экспозиции. Эта способность записывать волновые фронты за различное время, а также тот факт, что теперь в интерферометрии можно использовать произвольные волновые фронты 19, 20], сделали голографический подход гораздо более гибким, чем классический, Даже голограммы движущихся объектов содержат информацию о движении, причем изучение этих голограмм совершило переворот в исследованиях вибраций [32]. [c.506]

Применение методов двойной экспозиции или множества голограмм позволит использовать аналогичный анализ, для того чтобы предсказать интенсивность света в голографической картине восстановленного изображения. В этих случаях дифракционная эффективность обоих голографических изображений одинакова, из чего следует, что контраст полос в интерферограммах с двойной экспозицией равен приблизительно 100%. Поскольку контраст полос при голографировании методом двойной экспозиции не зависит от параметров записи голограммы и общей эффективности восстановления, во многих случаях применение этого метода значительно облегчает работу по сравнению с интерферометрией в реальном времени. [c.508]

Классические интерферометры являются по существу устройствами, работающими в реальном времени, поскольку различные оптические элементы, входящие в их состав, зафиксированы, а запись в эксперименте производится лишь на выходе. Со времени получения первых экспериментальных результатов по голографической интерферометрии в режиме усреднения по времени [32] [c.508]

Для голографической интерферометрии в реальном времени при восстановлении можно использовать лишь исходный опорный пучок однако дважды экспонированная голограмма дает богатый выбор методов восстановления. В интерферометрии, как и в других областях применения голографии, идеальное восстановление имеет место только в том случае, когда используется точная копия опорного пучка. Для удовлетворительного восстановления диффузных голограмм прозрачных объектов необходимо монохроматическое освещение, поскольку диффузные голограммы содержат ши рокую полосу пространственных частот, вследствие чего в поли хроматическом восстанавливающем свете изображение смазывается [c.515]

Режим нулевых полос в голографической интерферометрии в реальном времени более сложен, чем исследования с применением голографии двух экспозиций или с усреднением во времени, главным образом потому, что в первом случае трудно избежать изменений положения голографической пластинки относительно механического устройства, на котором укреплены оптические элементы и объект. В этом случае улучшить экспериментальные результаты поможет разработка устойчивой кинематической схемы для держателей пластинки, а также монтажа оптических элементов и держателей объекта [45]. Основной принцип состоит в том, чтобы в конструкции содержался минимум ограничивающих деталей, достаточный для исключения любой конкретной степени свободы движения объекта. Например, все держатели голограммных пластинок вне зависимости от того, используются они в интерферометрии или нет, должны содержать кинематический узел, сводящий к минимуму деформацию пластинки во время экспозиции. Чтобы ориентировать прямоугольную пластинку в плоскости как по положению, так и по углу, вполне достаточно использовать только три штифта. Аналогично требуются лишь три точки, чтобы установить положение этой плоскости следовательно, чтобы обеспечить точную ориентацию голограммной пластинки, держатель должен иметь только шесть опорных точек. Для поддержки пластинки относительно подкладок и для обеспечения сил трения, удерживающих пластинку относительно ориентирующих штифтов, приходится применять дополнительные штифты, однако эти силы трения не должны быть очень велики. Держатель пластинки, сконструированный с учетом кинематических принципов, не будет коробить пластинку и может быть использован для перемещения голограммы после экспозиции, но с достаточной степенью аккуратности, чтобы больше ничего в схеме не изменилось при этом условие нулевых полос будет соблюдаться по всему полю голограммы. [c.544]

В настоящее время для исследования вибропрочности элементов конструкций широко используют методы голографической интерферометрии с усреднением во времени, позволяющей точно определить положение узловых линий на интерферограмме, полученной с помощью непрерывного излучения лазера. Этот метод требует стабилизации оптической схемы голографического интерферометра и ограничивает амплитуду колебаний объекта величиной 2—3 мкм, а значит, возможность исследования в реальных условиях работы. Кроме того, при увеличении размеров объекта, например до 1,5—2 м, возникают трудности, связанные с ограничением мощности лазера непрерывного действия. [c.172]

Рис. 109. Серия интерферограмм тепловых потоков при импульсном нагревании помещенного в воду сопротивления, полученных методом голографической интерферометрии в реальном масштабе времени

На рис. 109 представлена серия интерферограмм прозрачного фазового объекта, полученных методом голографической интерферометрии в реально.м масштабе времени. [c.162]

Колебательные движения предмета также можно изучать описанным ранее методом голографической интерферометрии в реальном масштабе времени. Сначала записывается голограмма невозмущенной поверхности. Эта голограмма помещается в первоначальное положение, которое она занимала при съемке. Интерференция восстановленной волны и волны, отраженной от колеблющегося предмета, приводит к возникновению живых полос, которые, однако, в этом случае имеют относительно малый контраст. [c.165]

В голографической интерферометрии гармонических колебаний приводилась функция распределения интенсивности, максимумы которой очень быстро падали с увеличением порядка интерференции и, следовательно, амплитуды колебаний. Обычно различаются полосы не выше 15-го порядка, следовательно, полная амплитуда может составлять приблизительно 2,5 мкм. В то же время и исследование колебаний в реальном времени с помощью одной голограммы, записанной при стационарном равновесном положении объекта, не является достаточно эффективным из-за чрезвычайно малого контраста полос. [c.165]

Голографическая интерферометрия в реальном времени [c.210]

Следующим существенным преимуществом голографической интерферометрии является возможность непрерывно записывать изменения, происходящие с объектом. Оставляя объект на месте после первого экспонирования и подвергая его деформации или смещению, мы можем наблюдать изменения, происходящие в интерференционной картине в реальном масштабе времени. Возможность непрерывной записи особенно важна при изучении быстро протекающих процессов. При использовании импульсных лазеров скважность экспозиции может быть очень мала. [c.397]

Методы голографической интерферометрии. Способы получения голографических интерферограмм делятся по принципу записи и восстановления взаимодействующих волновых полей, одно из которых образуется с помощью голограммы. Можно выделить следующие методы метод наблюдения изменений, происходящих с объектом в реальном времени метод двух экспозиций метод усреднения во времени. В последнее время успешно развивается голографическая спектроскопия и динамическая голография. Вначале рассмотрим различные методы интерферометрии. [c.398]

Одной из особенностей метода голографической интерферометрии в реальном времени является необходимость при втором экспонировании возвращать голограмму в прежнее ее положение с высокой точностью, чтобы совместить до долей периода структуру интерференционных полей. Иногда прибегают к фотохимической обработке фотопластинки на месте, где она находилась при первом экспонировании применяют так называемую жидкостную кассету. [c.399]

Методы голографической интерферометрии. Они делятся по принципу записи интерферограммы метод в реальном времени, метод двух экспозиций, метод усреднения во времени и стробоскопический метод. Рассмотрим более подробно каждый из этих методов. [c.323]

Голографический интерферометр, работающий в реальном времени, по требованиям к стабильности установки аналогичен классическому интерферометру. [c.324]

В направлениях II и III, кроме интерференционных картин, образуемых в плоскостях действительного и мнимого изображений Френеля и Габора, переносятся непрерывно проекции интерференционных картин на всем пути лучей П и И. Эти интерферограммы можно наблюдать на диффузном экране или )егистрировать на фотопластинки, помещенные на пути волн I и III. На рис. 4.24 приведена интерферограмма реального времени прозрачного диска из оргстекла, зарегистрированная на фотопластинке ВРЛ, помещенной па пути волн II. Это обстоятельство существенно упрощает систему регистрации и обработки интерферограммы в голографической интерферометрии реального времени. [c.138]

И, наконец, четвертый метод голографической интерферометрии— стробоголографический. Он применяется совместно с методом голографической интерферометрии регщьного времени. Вначале получают голограмму неподвижной поверхности объекта и после проявления возвращают фотопластинку в исходное положение. Затем возбуждают вибрацию поверхности и освещают ее во время каждого периода колебаний коротким световым импульсом. Если импульс достаточно короткий, то этот метод эквивалентен методу голографической интеферометрии реального времени для неподвижных объектов. Но так как световой импульс может освещать вибрирующую поверхность в различных фазах колебания,. этот метод дает возможность сравнивать положение поверхности в любой фазе колебаний с положением неподвижного объекта. [c.30]

Имеется несколько вариантов метода голографической интерферометрии метод двух экспозиций, метод реального времени, метод усреднения во времени и стробогол01 ра-фический метод. [c.28]

Второй метод голографической интерферометрии — метод реального времени — соответствует методу двух экспозиций. Разница между ними заключается лишь в том, что при использовании реального времени вместо второй экспозиции голографическое изображение непосредственно интерферирует с предметом, с которого получена голограмма. При восстановлении опорный и объектный пучки освещают голограмму и объект, с которого она получена. Отраженные волны интерферируют между собой. Это позволяет сравнить реальный объект с идеальным , т. е. эталонным объектом. Он может быть представлен, например, 1 олограммой, синтезированной на ЭВМ. [c.29]

Основным недостатком методов голографической интерферометрии являегея качественный характер информации, получаемой от объекта. Получение количественной информации требует громоздких математических вычислений и сложного аппаратурн01 0 решения измерительного устройства, что приводит в известной мере к увеличению погреш Ости и трудности получения измерительт)й информации в реальном времени. [c.32]

Рассмотрим принципы работы голографического интерферометра фазовых объектов на примере метода голографической интерферометрии двух экспозиций, хотя в. зтом приборе можно применять и другие известные методы (например, метод реального времени). Основы метода двух экспозиций и возможности его практического применения были рассмотрены в гл. 1. Голографическая интерферометрия фазовых объектов отличается следующими особенностями. Во время первой. зкспозиции фотопластинка в голографическом интерферометре освещается опорной и объектной волнами при отсутствии в рабочей [c.106]

Рассмотрим применение голографических методов контроля дефектов второго рода на примере склеивания системы из двух прямоугольных пластин. Для этих целей обычно используют метод голографической интерферометрии в реальном времени. Систему из свежесклеенных пластин помещают в схему голографического интерферометра и регистрируют исходное состояние одной из поверхностей пластин на фотопластинке. После ее проявления и установки на прежнее место в реальном времени наблюдают процесс высыхания или полимеризации клея. Если система не деформируется, то через голограмму будет видна чистая поверхность пластины без интерференционных полос, в противном случае возникает покрывающая объект интерференционная картина, которая характеризует изгиб склеиваемых элементов. Такой экспресс-контроль позволяет выбрать наиболее правильные, оптимальные режимы склейки, подобрать необходимые материалы и марку клея для снижения деформаций. В целях проведения контроля деформаций при клеевом соединении оптических. элементов можно использовать голографический интерферометр, представленный на рис. 4.3. Если склеиваемые изделия непрозрачны, то оптическую схему для диффузно отражающих объектов собирают на голографическом стенде. [c.109]

Представляется также целесообразным регулировать чувствительность интерферометрии, подбирая определенное оптическое увеличение на этапе регистрации сфокусированных голограмм, предназначенных для получения интерферограмм, в том числе в реальном времени [63]. В случае получения голографических интерферограмм в реальном вршени по френелевской схше реализуется интерференционное сравнение восстановленной волны с волной, рассеиваемой реальным предметом, поэтому изменение масштаба голографического изображения недопустимо. Если же эталонная волна формируется голограммой сфокусированного изображения, то оказывается возможным производить сравнение увеличенного голографического изображения с изображением, увеличенным во столько же раз с помощью линзовой оптики. При этом число интерференционных полос на единице площади в апертуре фокусирующей системы уменьшается в зависимости от кратности увеличения. [c.67]

Спекл41нтерферометрия развивалась и развивается во многом под влиянием представлений, сложившихся в голографической интерферометрии. В частности, при реализации спекл-интерферометрии используются такие пртемы, как двухзкспозиционная регистрация, методы реального времени, усреднения во времени и др. [c.135]

Эти этапы представляют собой наблюдение и регистрацию интер-ферограмм в реальном времени (интерферометрия в реальном времени) и метод исследования, необходимый для определения того, адекватны ли изменения в приложенной нагрузке местоположениям трещин и разрывов. Наконец, двухэкспозиционная голограмма получается при постоянной голографической записи наблюдаемых трещин и разрывов. [c.325]

Любой классический интерферометр, который был разработан для измерения изменений длины оптического пути как на пропускание, так и на отражение от высококачественных оптических элементов, имеет соответствующий голографический аналог. Классические интерферометры характеризуются не столько устройством оптических элементов, сколько тем (так как это устройство может сильно меняться в зависимости от конкретного применения), являются ли интерферометрически сравниваемые волновые фронты почти плоскими или сферическими с относительно небольшими фазовыми отклонениями от идеального волнового фронта. Вследствие этого оптические элементы, используемые в составе классического интерферометра, должны изготавливаться с высокой степенью точности, чтобы не вносить паразитных полос в результирующую интерференционную картину. Наоборот, голография, позволяет восстанавливать волновые фронты с произвольным изменением фазы поперек волнового фронта, что открывает возможности применения в интерферометрии элементов с более низким оптическим качеством. Голографическая интерферометрическая система может быть выполнена на рассеивающих элементах, которые вообще нельзя использовать в классических методах. Поскольку в классических интерферометрах производится сравнение волновых фронтов, а не их запись, то такие приборы работают в реальном времени, что требует от оптических элементов интерферометра высокой стабильности и до некоторой степени столь же высокой стабильности изучаемого явления. С другой стороны, в голографическом интерферометре сравниваемые волновые фронты запоминаются, так что экспериментатору доступно еще одно измерение, а именно во времени. Наличие временной переменной является весьма существенной частью голографической интерферометрии, что привело к многочисленным новым ее применениям, играющим важную роль особенно в области изучения вибраций. [c.504]

Из выражения (3) следует, что интенсивность света на выходе любого голографического интерферометра, работающего з реальном времени, содержит член, который зависит от разностей фаз, вводимых в любой пучок, падающий на голограмму в промежутке времени между этапами записи и восстановления. Этот член добавляется к тем изменениям интенсивности, которые связаны непосредственно с интенсивностями самих пучков. В действительности различия между объектным, опорным и восстанавливающим пучками в голографической интерферометрии не играют никакой роли, поскольку при суперпозиции голографического и объектного волновых фронтов изменение фазы Аф(х, у) любого из них даег одну и ту же интерференционную картину. [c.507]

Во всех экспериментах такого типа для проверки работы устройства перед изготовлением голограммы методом усреднения по времени или методом двух экспозиций полезно применять режим работы голографического интерферометра в реальном времени. Таким образом можно проверить правильность уровня возбуждения и расположения возбудителя. Одновременно можно проверить наличие нежелательного движения опоры голографического устройства. При изучении вибраций особенно полезно сочетание акустического возбуждения и голографической интерферометрии в реальном времени для сканирования спектра возбуждения. Непрерывная природа акустического возбуждения дает гарантию того, что в процессе сканирования не будет пропущена ни одна мода колебаний. При использовании для исследования вибраций стробоскопической голографии необходим контроль в реальном времени, чтобы устанавливать фазу стробирующего импульса относительно цикла вибраций. В тех случаях, когда можно использовать голограмму в реальном времени, она всегда должна предшествовать более сложным испытаниям даже если такая голограмма может и не иметь идеального согласования нулевых полос, с ее помош,ью можно многое узнать о вибрационных испытаниях. [c.532]

Голографическая интерферометрия в реальном времени, использующая стабильные лазеры непрерывного действия, согласно временной шкале, представляет собой одну из крайностей, тогда как голография с импульсными лазерами относится к другой. Если очевидно, что две голограммы, записанные с помощью достаточно коротких импульсов, чтобы избавиться от смаза, вызываемого движением объекта, можно интерферометрически сравнивать, как и голограммы статически деформированных объектов, полученные методом двух экспозиций, то абсолютно неясно, какого рода информация будет получена от голограммы, сделанной с непрерывным источником света при движении объекта во время экспозиции. [c.532]

Еще на ранней стадии развития голографической интерферометрии было показано, что волновые поля, которые должны интерферировать, могут исходить из двух голограмм [4.232, 4.233]. Воспользуемся этим для изменения вида полос, смещая одну из голограмм. Предполагается, что вторая голограмма дает идеальное изображение объекта, которое в методе реального времени можно, разумеется, заменить самим объектом. Можно также смещать обе голограммы одновременно, при этом изменение расстояния между ними будет вызывать различные изменения каждого изображения. В обоих случаях для регистрации двух голограмм и последующего восстановления требуется лишь один источник света. Пренебрежем здесь наличием у голограмм стеклянных подложек, что допустимо только, если толщина этих подложек мала по сравнению с р, Ьз,. .. и они располагаются вне интерферометра, т. е. эмульсиями друг к другу. Кроме того, во время экспонирования голограммы, расположенной со стороны наблюдателя, можно Ьвести перед ней стеклянную пластинку для компенсации дополнительного оптического пути, вводимого второй голограммой (толщина стеклянной пластинки и голограммы должна быть, разумеется, одинаковой). [c.142]

До сих пор одно Из главных применений голографии лежит в области голографического неразрушающего контроля (ГНК) и оказывается, что разработанные методы оптического ГНК или голо-графической интерферометрии являются действительно самым полезным результатом этих применений. Недавно эта тема была превосходно изложена в книге [19] полезной также является книга Кольера и др. [15]. Некоторые сведения по этому вопросу можно найти в 10.4 настоящей книги. Последующее содержание настоящего параграфа требует от читателя понимания таких терминов, как реальное время, двойная экспозиция и методы усреднения по времени, рассмотренные в указанной выше литературе. Поэтому мы здесь сконцентрируем внимание на некоторых конкретных системах ГНК, чтобы дать некоторое практическое руководство для конструирования обычных голографических систем. [c.320]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...