Голографической интерферометрии

Мощным средством изучения перемещений является голографическая интерферометрия. Исследуемая деталь экспонируется на топографическую пластинку до и после деформирования или других перемещений. При этом на отпечатке получаются перемещения в каждой точке поверхности.

5.4.3. Голографическая интерферометрия

Основой новых высокоточных и бесконтактных оптических методов измерения полей перемещений при статических и динамических нагрузках и определения по ним полей деформаций является использование лазеров. К ним относятся голографическая интерферометрия.

5.4.3. Голографическая интерферометрия.....................339

В контактной задаче наиболее информативной частью относительно влияния начального напряженного состояния является характер деформирования поверхности в окрестности отпечатка. Распределениям деформаций и перемещений в этой зоне характерны локальность и высокие градиенты изменения. В связи с этим в качестве способа измерения используется голографическая интерферометрия с регистрацией нормальной компоненты вектора перемещения, а в качестве исходной информации, соответственно, нормальные деформационные перемещения.

объекча, координат отдельных точек, изучать его рельеф и форму .и т, д. Голографическая интерферометрия служит для определения величин деформаций, вибраций, отклонений от эталона и т. д., соизмеримых с длиной волны излучения используемого лазера. Ее отличительными чертами являются: бесконгактность, высокая чувствительность, возможность одновременного исследования сравнительно больших поверхностей, объемность изображения, дискретная или аналоговая регистрация быстрых или медленных процессов изменения состояния исследуемых объектов, возможность исследования объектов с диффу-зионно-отражающими поверхностями, что невозможно в обычной интерферометрии, пониженные требования к оптическим деталям и, как следствие, сравнительная простота голографйче-ских установок.

Контроль деформаций поверхности объектов в диапазоне 1 ... 1000 мкм, где прямая Голографическая интерферометрия слишком чувствительна, реализуется с помощью методов гояогра-

В контактной задаче наиболее информативной частью относительно влияния начального напряженного состояния является характер деформирования поверхности в окрестности отпечатка. Распределениям деформаций и перемещений в этой зоне характерны локальность и высокие градиенты изменения. В связи с этим в качестве способа измерения используется голографическая интерферометрия с регистрацией нормальной компоненты вектора перемещения, а в качестве исходной информации, соответственно, нормальные деформационные перемещения.

10. Островский Ю. И., Бутусов М. М., Островская Г. В. Голографическая интерферометрия. М.: Наука, 1977. 336 с.

Голографическая интерферометрия

1. Бакулин В. Н., Рассоха А. А. Метод конечных элементов и голографическая интерферометрия в механике композитов. М.: Машиностроение, 1987. 311 с.

Экспериментальные исследования проводили на сварных соединениях из алюминиевых сплавов и мартенситно-стареющих сталей. В качестве мягких прослоек выступали сварные швы, выполненные присадочной проволокой с более низкими, чем у основного металла прочностными характеристиками. В качестве основного металла и метала шва использована мартенситностареющая сталь ЭП-678 иЭП-659Ви, а также сплав АМгб. Величину радиусов в вершине непровэров задавали по состоянию торцевых поверхностей, плотно прилегающих при сварке друг к другу. Согласно ГОСТ 2789-75 состояние поверхности оценивается классом шероховатости — параметром R, (где R, — высота неровностей профиля стыкуемой поверхности по десяти точкам). При стыковке поверхностей выступы могут накладываться на выступы и т. д. Поэтому параметр вершины непровара 5 = 2р с достаточной точностью можно принять равным 2RZ . Данное положение было проверено экспериментально с использованием универсальных инструментальных микроскопов и методом голографической интерферометрии с применением оптических квантовых генераторов. В результате замеров было получено, что в той партии

Для проведения голографической интерферометрии в схему установки вводят устройства воздействия на объект контроля, необходимые для его деформирования. При иммерсионном методе контроля топографии изделий их помещают в кювету с жидкостью, пока-еатель преломления которой меняется между экспозициями голограммы.

Принцип голографической интерферометрии состоит в следующем. После экспонирования и фотообработки голограмму устанавливают на прежнее место, освещают лазерным пучком и. наблюдают сквозь нее объект, также оставшийся на прежнем месте, но получивший какие-либо деформации: механические, тепловые и т. д.; причем оператор увидит объект, покрытый сетью интерференционных полос. Интерференционная картина в данном случае возникает в результате интерференции двух фронтов световых волн: отраженного от объекта в момент наблюдения и восстановленного с голограммы предметного пучка. Интерференционные полосы являются геометрическим местом точек равных перемещений, полученных объектом. .Часто метод голографической интерферометрии реализуется другим способом. Он состоит в том, что на одну и ту же пластинку двумя экспозициями лосле-довательно записываются голограммы от объекта, находящегося в исходном в деформированном состоянии. При этом суммарная экспозиция должна •находиться в пределах линейного участка характеристической кривой фотоэмульсии.

Методом голографической интерферометрии можно контролировать также вибрации как зеркальных, так и диффузно-отражающих объектов произвольной формы. Результатом исслв' дований является получение картин

периода структурных изменений. Метод голографической интерферометрии можно использовать для контроля качества изделий и выявления скрытых дефектов. Так, например, го-лографическая интерферометрия используется для выявления незначительных дефектов внутри автомобильной шины. Этот метод основан на двух последовательных экспозициях автомобильной покрышки, первой в нормальном состоянии и второй слегка нагретой горячим воздухом. Метод позволяет обнаруживать участки некачественной склейки резиновых слоев на глубине в 20 слоев от поверхности шины. Сконструирована голографиче-ская установка для контроля качества швов в процессе изготовления крыльев самолета при сварке металлических листов с сотовыми конструкциями размером до 2 м2. Этот же метод весьма перспективен для контроля качества тепловыделяющих элементов ядерных реакторов, многослойных ' печатных плат, интегральных систем и т. д. Не менее перспективным является применение метода голографической интерферометрии для исследования различных прозрачных (фазовых) объектов. Сочетая интерферометрию с методами голографической пространст-

Экспериментальные исследования проводили на сварных соединениях из алюминиевых сплавов и мартенситно-стареющих сталей. В качестве мягких прослоек выступали сварные швы, выполненные присадочной проволокой с более низкими, чем у основного металла прочностными характеристиками. В качестве основного металла и метала шва использована мартенситностареющая сталь ЭП-678 иЭП-659Ви, а также сплав АМгб. Величину радиусов в вершине непроваров задавали по состоянию торцевых поверхностей, плотно прилегающих при сварке друг к другу. Согласно ГОСТ 2789-75 состояние поверхности оценивается классом шероховатости — параметром Rz (где Rz — высота неровностей профиля стыкуемой поверхности по десяти точкам). При стыковке поверхностей выступы могут накладываться на выступы и т. д. Поэтому параметр вершины непровара 5 = 2р с достаточной точностью можно принять равным 2RZ. Данное положение было проверено экспериментально с использованием универсальных инструментальных микроскопов и методом голографической интерферометрии с применением оптических квантовых генераторов. В результате замеров было получено, что в той партии

Теорема об экстраполировании профильной информации о неровностях поверхности на пространственную систему неровностей. Для прямой количественной оценки эксплуатационных показателей поверхности, оценки точности и достоверности упрощенных методов определения параметров неровностей, наглядности в смысле обоснования классификации поверхностей на базе топологии, развития идей их математического описания и оценки о*ластей применимости стержневых, комических, сферических, эллипсоидных и других моделей целесообразно- использовать пространственную оценку неровностей с помощью методов горизонталей (по способам реперных линий, референтных плоскостей и гипсометрии), стереофотограмметрии, ультразвуковых голограмм и голографической интерферометрии в сочетании со стерео-логическим анализом по розе числа пересечений, степени ориентированности неровностей и углу направленности.

Основная идея метода заключается в том, что на модель наклеивается тензорезистор, представляющий собой тонкую металлическую проволоку, образующую ряд петель. Эта проволока деформируется вместе с участком модели, на который она наклеена. Если модель изготовлена из металла, проволока электрически от нее изолирована. При деформировании проволоки изменяется ее электрическое сопротивление, величина которого регистрируется с помощью специальной аппаратуры. Известны и менее распространенные тензометры: механические, оптико-механические, оптические, акустические, струнные, электромагнитные, емкостные, фотоэлектрические и т. д. Все методы, связанные с тензометрированием, имеют свои преимущества и недостатки. В зависимости от условий эксперимента и его задач каждому из этих методов может быть отдано предпочтение. Однако все они обладают одним общим недостатком — деформации измеряются только в том месте, где установлен соответствующий тензометр. Общую картину поля напряженного и деформированного состояния моделей могут дать методы хрупких покрытий, сеток, муара и голографической интерферометрии и фотоупругости. Эти методы наиболее удобны, когда исследования ведутся не на реальных конструкциях, а на моделях.

5. Метод голографической интерферометрии

Одним из весьма эффективных методов исследования деформаций моделей элементов конструкций сложной геометрической формы является метод голографической интерферометрии [37, 60]. Сущность метода заключается в том, что на одной фотопластинке последовательно регистрируются две интерференционные картины, полученные при голографировании какой-либо модели в двух последовательных мало отличающихся состояниях в процессе ее деформирования. При просвечивании полученной таким образом двойной голограммы образуются два изображения модели, отличающиеся друг от друга в той же мере, как и реальная модель в двух ее состояниях. Восстановленные по голограммам волны, формирующие эти два изображения, когерентны. Благодаря интерференции на поверхности изображения наблюдаются полосы, по которым можно судить о величине деформации модели.

Одним из самых важных достоинств голографической интерферометрии является отсутствие каких-либо требований к качеству механической обработки и оптическим характеристикам отражающих поверхностей.