Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
ции легче всего возбуждалась с наибольшей амплитудой вибрации в пучности. При возбуждении вибрационных колебаний сложной формы для определения наиболее подходящих мест расположения возбудителей можно использовать голографию в реальном времеии. Используя отдельные возбудители, связанные с отдельными источниками, можно одновременно возбуждать много мод колебаний.
При низких частотах из-за ослабления магнитных сил эффективность электромагнитных датчиков уменьшается, а при высоких частотах увеличивается импеданс возбудителя из-за индуктивного сопротивления, однако в диапазоне видеочастот электромагнитный датчик является вполне подходящим возбудителем, и его наличие не оказывает влияния на параметры вибраций во время испытаний. Магнитные вибраторы и вибростенды, обычно используемые для вибрационных испытаний, дают значительно большие смещения, чем те, которые необходимы для голографической интерферометрии. Кроме того, для них требуется механический контакт с объектом, поэтому в данном случае результаты измерений будут соответствовать системе объект -•- вибратор, а не собственно объекту. Тем не менее в определенных испытаниях находят применение и такие 532 Гл. , 10. Области применения
возбудители. Когда необходима широкая полоса частот возбуждения, например при обнаружении потоков, часто используется импульсное возбуждение. Возбудителем в данном случае служит молоток или снаряд.
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 помощью можно многое узнать о вибрационных испытаниях.
10.4.3.4. Методы временной модуляции
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.
Движение объекта во время экспозиции голограммы создает на ней интерференционные полосы, природа которых определяется функциональным видом движения [24, 25, 321. В случае синусоидального движения Пауэлл и Стетсон [321 получили аналитическое выражение, связывающее амплитуду вибраций и видность полос. Выполненные этими авторами эксперименты и проведенный ими анализ положили начало исследованиям вибраций с помощью 10.4. Голографическая интерфером етрия
533
голографии. Этот вопрос также освещается в более поздней работе [13] в связи с другими аспектами голографической интерферометрии. Когда объект вибрирует по синусоидальному закону с амплитудой а, а направления освещения и наблюдения совпадают с направлением движения объекта, возникает сдвиг оптической фазы ф=4яа/К. В общем случае необходимо вычислять геометрические траектории лучей. Для луча, падающего на поверхность объекта под углом Bi и рассеивающегося по направлению к голограмме под углом 0О, фаза записывается в виде
Ф = (2ла/Ц (cos 0;+cos 0О). (10)
В этом случае восстановленное с голограммы изображение пересекается полосами, интенсивность которых
/ = /0Л2(Ф); (И)
здесь Уо(ф) — функция Бесселя нулевого порядка аргумента ф. Поскольку J0(O) = I, наиболее яркие полосы на голограмме возникают на участках, соответствующих стационарным деталям объекта, т. е. узлам волн вибрации. Для больших амплитуд функция Бесселя периодически осциллирует с уменьшением размаха колебаний. Каждый максимум и минимум полосы соответствует эквивалентному колебанию функции Бесселя. В случае больших ф эти колебания дают почти однородные приращения к амплитуде вибрации. Применение голографии с усреднением по времени позволяет особенно просто определять положение узловых линий вибрации, а также количественно измерять деформацию. Пример голограммы, полученной методом усреднения по времени, приведен на рис. 7, на котором показана голограмма вибраций высшего порядка в группе больших турбинных лопаток. На этой фотографии узловые линии ясно видны, как яркие полосы. Изготовление голограмм с усреднением по времени не более сложно, чем изготовление голограмм с одной экспозицией, а получаемая при этом информация полезна как сама по себе, так и в дополнение к информации, полученной другими методами.
