Файл: Одномерные методы.pdf

Схема регистрации голограмм (а) и восстановления (б) изображения объектов:

1 — источник излучения, 2 — светоделитель, 3 — объективы, 4 — отражатели, 5 — исследуемый объект, 6—голографический регистратор, 7 — голограмма, 8—мнимое изображение объекта, 9—

действительное изображение объекта, 10 — наблюдатель.

Получение голограмм

Воднолучевой схеме опорной волны как таковой нет. Она формируется из волны, не претерпевшей рассеяния при прохождении через объект. Поэтому класс объектов, которые можно регистрировать с помощью однолучевой схемы, ограничен.

Вдвухлучевой схеме и в схеме во встречных лучах сигнальные и опорные лучи разделены в пространстве и падают на регистратор под разными углами. Эти схемы отличаются друг от друга тем, что

вдвухлучевой схеме интерферирующие волны падают на регистратор с одной стороны, а в схеме во встречных лучах — с противоположных сторон.

При восстановлении голограммы, записанной по наиболее часто применяемой двухлучевой схеме, образуются два объемных изображения: мнимое и действительное. Мнимое изображение, расположенное

за голограммой, является точной копией объекта и позволяет производить исследования с помощью традиционных классических оптических методов, например фотографирования, теневых методов и т.д.

Действительное изображение, расположенное перед голограммой, является псевдоскопической (изображение объекта, в котором выпуклые участки объекта наблюдаются как вогнутые так и наоборот) копией объекта и кроме исследования традиционными методами допускает исследование с помощью экрана, который располагается в нужном сечении изображения объекта и позволяет получать его голограммы.

Голограммы, полученные по схеме во встречных лучах, обладают рядом особенностей. Избирательность голограммы по отношению к длине волны восстанавливающего излучения позволяет восстанавливать изображение от источника, имеющего сплошной спектр излучения, например, Солнца. Кроме того, голограмма, полученная по схеме во встречных лучах, при восстановлении мнимого изображения не создает дополнительно волны нулевого порядка и действительного изображения объекта. Изображенная на рис. а схема предназначена для регистрации непрозрачных и отражающих объектов; прозрачные объекты регистрируются в проходящем свете. На рис. б представлена схема регистрации голограмм прозрачных или фазовых объектов (объекты, изменяющие только фазу проходящего волнового фронта и не изменяющие его амплитуду).

Однолучевая схема регистрации голограмм (схема Габора):

1 — источник излучения, 2 — объектив, 3 — исследуемый объект, 4 — голографический регистратор.

Схема регистрации голограмм во встречных лучах (схема Денисюка):

1 — источник излучения, 2 — объектив, 3 — исследуемый объект, 4 — голографический регистратор.

Голографическая интерферометрия

Иначе фиксируется полезная информация методом голографической интерферометрии, который в самом общем случае позволяет регистрировать, а следовательно, и осуществлять прямые измерения разности оптических длин интерферирующих волн. Это в частных случаях обеспечивает возможность прямых измерений разности геометрических длин и разности показателей преломления с интерференционной точностью (до /10).

Изменение оптических длин может быть вызвано различными факторами: изменением свойств объекта, влияющих на его оптические характеристики (формы, показателя преломления, поляризационных характеристик, положения объекта в пространстве); изменением оптических характеристик среды вокруг объекта (этот случай сводится к первому, так как объектом исследования является окружающая среда); изменением исходных параметров интерферирующих волн (длины волны, направления распространения или формы волновых фронтов, поляризационных характеристик, разности хода).

Перечисленные факторы могут влиять каждый в отдельности либо в произвольной совокупности. Изменения свойств объекта могут быть самопроизвольными, т.е. определяться характером регистрируемого объекта, или преднамеренными, т.е. вносимыми извне, что определяется задачами и целями конкретного исследования.

Основным методом голографической интерферометрии является метод двойной экспозиции, который позволяет сравнивать два состояния объекта, относящиеся к различным моментам времени. По своим применениям этот метод является универсальным. В этом методе на голограмме с помощью двух экспозиций регистрируются два состояния объекта в различные моменты времени. При восстановлении такой голограммы два изображения объекта интерферируют друг с другом, образуя голографическую интерферограмму. При этом на восстановленном изображении объекта появляются интерференционные полосы, характеризующие изменение объекта между экспозициями. При наблюдении объекта под разными углами интерференционные картины имеют различную структуру, что является существенным при расшифровке интерферограмм неосесимметричных объектов. Интерферограмма, полученная таким образом, называется интерферограммой в полосах бесконечной ширины.

Если при регистрации фазового объекта перед второй экспозицией каким-либо образом изменить направление сигнального луча на малый угол (измеряемый угловыми минутами), то структура полос интерференционной картины изменится. Возникает система прямых интерференционных полос, искривленных в местах изменения регистрируемого объекта между экспозициями. Период этих полос, называемых опорными, определяется углом поворота сигнального луча и является конечной величиной, чем и объясняется название интерферограмм такого типа — интерферограммы в полосах конечной ширины.

Разновидности голографических методов

Стробоголографический метод пригоден для исследования периодических процессов (вибраций, вращений и т.д.) Этот метод представляет собой аппаратурную модификацию метода двойной экспозиции и заключается в последовательной периодической записи на голограмму одной и той же (или одних и тех же) стадии периодического процесса с помощью соответствующим образом промодулированного по интенсивности (практически импульсного) лазерного излучения. По величине видности зарегистрированной интерференционной картины можно судить о стабильности исследуемого процесса. Это отличительная особенность метода по сравнению с методом двойной экспозиции. Исследуя периодический процесс в реальном времени, степень стабильности процесса можно изучать во времени.

Многоракурсные системы

Чтобы можно было рассматривать объект с разных направлений, строятся многоракурсные телевизионные системы, позволяющие как бы оглядывать объект, перемещая зрительный анализатор в горизонтальной плоскости. Многоракурсные системы могут включать в себя несколько десятков передающих камер, каждая соседняя пара из которых работает по принципу стереосистемы. Сигналы изображения передаются по многоканальной линии связи, а изображения воспроизводятся проекционными кинескопами, число которых равно числу передающих камер. Все кинескопы проецируют свои изображения с помощью объективов на один общий экран. Селектор ракурсов строится на основе одного из методов сепарации, применяемых в стереотелевидении.

Голографическое телевидение

Перспективным направлением в развитии объемного телевидения является голографическое телевидение. Как известно, воспроизводимое голограммой изображение является оптическим аналогом объекта, что позволяет наиболее полно получить эффект его обзора с различных направлений. На

голограмме оказывается записанным бесконечно большое число ракурсов, плавно переходящих один в другой. На рис. показан один из вариантов построения телевизионной голографической системы. Голограмма передаваемого объекта Об с пространственной частотой = sin / , где — угол между волновым фронтом (предметным потоком) и опорным потоком лазерных лучей; — длина волны излучения лазера Л1, проецируется на мишень передающей трубки ПТ. Опорный поток ОП создается зеркалом 3 посредством объектива О1, который создает также и предметный поток ПП. Таким образом, передающая трубка регистрирует волновую картину объекта, облученного когерентным светом, причем запись фазы отраженного от объекта излучения обеспечивается опорным пучком.

Записанная на мишени передающей трубки голограмма через кодирующее КУ (на передающей стороне) и декодирующее ДУ (на приемной стороне) устройства воспроизводится лазерным кинескопом ЛК, называемым квантоскопом. Лазерный кинескоп вместо обычного экрана содержит поверхность в виде полупроводникового лазера, которая под действием электронного луча излучает когерентный поток света. Последний посредством объектива О2 проецируется на светочувствительную поверхность (люминесцентный экран или фотопластинку), на которой, таким образом, осуществляется реконструкция голограммы.

Голографическое телевидение

Для получения изображения объекта голограмму следует осветить световым потоком от лазера Л2. Реализация голографического телевидения сопряжена с необходимостью решения многих

технических проблем.

19. Оптическая дефектоскопия, классификация. Этапы проведения оптической дефектоскопии. Фазово-контрастный, дифракционный, рефлектометрический, рефрактометрический метод, денситометрический, спектральный, нефелометрический, колориметрический, стробоскопический, фотометрический методы оптической дефектоскопии.

ОПТИЧЕСКАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ

Классификация ОМК согласно ГОСТ 23479-79 приведена в табл

Примечание. – минимальная разность длин волн, при которой возможно измерение спектральных характеристик объектов;

– длина волны света;

А = пsin – апертура оптической системы, где п – показатель преломления, – апертурный угол