Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
Голографические интерференционные микроскопы МГИ-1 и МГИ-3 являются достаточно универсальными приборами и могут широко применяться для различных целей.
4. Голографические измерительные преобразователи
Голографические методы обработки измерительной информации находят широкое применение при построении измерительных преобразователей (датчиков) положения, линейных размеров, формы, а также деформации и скорости перемещения объектов. Перспективность применения этих методов объясняется тем, что информация о геометрических параметрах и физическом состоянии объекта непосредственно и полно выражается в световых полях, рассеянных этим объектом? Измерительная информация заключена во всех характеристиках отраженной объектом световой волны: амплитуде, фазе, длине волны, а также ее поляризации. Существенной особенностью задачи контроля геометрических параметров объектов при этом является необходимость регистрации и обработки многомерных входных сообщений, содержащихся в световых полях или изображениях объектов. Эти сообщения отличаются высокой информативностью, причем повышение требований к точности и быстродействию измерительной системы приводит к необходимости увеличения количества принимаемой и обрабатываемой информации. Поэтому применение обычных оптических методов обработки измерительной информации с одномерным кодированием электрических сигналов, вырабатываемых фотоэлектрическим преобразователем датчика в процессе сканирования изображения контролируемого объекта, либо недостаточно эффективно, либо вообще не решает поставленной задачи.
87 Голограмма же благодаря ее огромной информационной емкости, избыточности и помехоустойчивости оказывается незаменимой при построении измерительных преобразо-1 вателей для контроля и измерения геометрических параметров и формы объектов.
Контроль геометрических параметров объектов cj необходимыми эффективностью, точностью и быстро*-] действием возможен при использовании методов много-! мерного оптического кодирования измерительной инфор-j мации. Такое кодирование осуществляется в оптической схеме датчика, т. е. самого «узкого» звена системы, каким
обычно является фотоэлектрический преобразователь,-что исключает источники потерь измерительной инфор-і мации и улучшает метрологические характеристики] измерительного преобразователя в целом. Под многой мерным оптическим кодированием следует _понимать^ преобразование входного оптического изображения или световых полей объекта, переносящих изображение, в; другое оптическое изображение или другие световые! поля, наилучшим образом соответствующие возможное-? тям измерения и передачи полезной информации. j
Оптическое кодирование может быть непрерывным (аналоговым) или дискретным (цифровым). В последнем случае в дополнение к уже перечисленным операциям оптическое кодирование должно включать квантование! изображения или световых полей объекта, т. е. разделение^ на ряд отличных друг от друга в пространстве по яркости! или по иному признаку дискретных элементов, каждому из которых может быть приписан соответствующий кодовый знак. Таким образом, под цифровым многомер-^ ным кодированием надо понимать квантование входного\ изображения или световых полей объекта и последовательное пространственное перераспределение элементов квантования по определенному закону (коду). Цифровое^ оптическое кодирование дает возможность получить^ результат измерения в сжатой цифровой помехоустойчивой форме и исключить процесс развертки изображения или световых полей с целью преобразования их в одно- ' мерный электрический сигнал. При этом роль фотоэлектрического преобразователя датчика сводится лишь к считыванию результатов измерения, полученных в оптике датчика в виде~пятен светового кода. Рассмотрение свойств голографического процесса показывает, что голограмма может быть идеальным элементом для создания кодирую-
88 щего звена, реализующего метод многомерного оптического кодирования измерительной информации.
Для создания голографического цифрового кодирующего фильтра необходимо и достаточно зарегистрировать на каком-либо фоточувствительном материале гол ©графическое поле или несколько полей при закодированном опорном источнике, причем каждому элементу квантования зоны измерения должен соответствовать свой код опорного источника. Закодированный опорный источник в простейшем случае можно представить в виде совокупности ярких светящихся точек, расположенных в местах пересечения двумерной сетки. Присутствие яркого пятна в данной точке соответствует единице в двоичной системе исчисления, а отсутствие пятна — нулю.
Полученный таким образом голографический цифровой кодирующий фильтр при его облучении в процессе измерения сигнальной волны, рассеянной объектом, восстановит в плоскости входного зрачка фотоэлектрического преобразователя световое изображение того кода, который соответствует результату измерения.
Другой метод цифрового многомерного кодирования основан на свойстве голограммы изменять форму и координаты восстановленного изображения в зависимости от положения восстанавливающего источника. При изменении координат восстанавливающего источника изображение будет перемещаться. Если закодировать положение восстановленного изображения, то можно определить координаты восстанавливающего источника.
