Гетеродинный способ дифференциальной интерферометрии

Гетеродинный способ дифференциальной интерферометрии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность: серию голограмм, которые несут информацию о различных состояниях объекта, записывают с отличающимися несущими пространственными частотами, совмещают их и при восстановлении перемещают с одинаковой скоростью. В результате образуется многолучевая интерференционная картина, из которой об изменениях объекте судят по разности фаз. 1 ил.

C0IO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4864846/25 (22) 07.09.90 (46) 23.11.92. Бюл. t+ 43 (71) Гродненский государственный университет (72) А.М.Ляликов и Е.Л.Петровский (56) Вест Ч. Голографическая интерферометрия. — М.: Мир, 1982, с. 100.

Авторское свидетельство СССР

t4 1368851, кл. G 01 В 9/021, 1988.

Изобретение относится к области голографической интерферометрии.

Известен способ голографической дифференциальной интерферометрии, включающий регистрацию серии голограмм различных-состояний обьекта. Полученные голограммы могут быть обработаны гетеродинным способом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению выбран гетеродинный способ дифференциальной интерферометрии.

Хотя способ позволяет одновременно обрабатывать более двух голограмм, но схема реализации способа сложна, так как необходимо каждую обрабатываемую голограмму приводить в движение с определенной скоростью, т.е. каждую голограмму устанавливать в держатель, а каждый держатель перемещать с определенной скоростью. Количество одновременно обрабатываемых голограмм не превышает количество держателей,что снижает производительность способа.... Ж,, 1776985 А1

Целью изобретения является упрощение схемы реализации и повышения производительности способа, На чертеже изображена оптическая схема устройства для реализации дифференци- в альной интерферометрии. 4

Устройство содержит совмещенные голограммы 1, установленные в держателе 2 с возможностью перемещения перпендикулярно оптической оси устройства и перпендикулярно полосам по голограммах, ©» объективы 3, 4, и фильтрующую диафрагму (Л

5 для выделения восстановленных волн, В плоскости 6, оптически сопряженной с голограммами 1, установлены фотоприемники 7 и 8 в измеряемой точке интерференционной картины и в точке невоэмущенной объектом

С0ОТ88ТСТ8е НН0.

Фотоприемники соединены с фильтрами 9 и 10 для выделения электрического сигнала на определенной частоте. Выходы фильтров соединены с измерителем фаэ 11 следования электрических сигналов.

1776985

Фильтры 9, 10 могут быть выполнены на емкостно-индуктивных элементах. В качестве измерителя фаз 11 может быть использован фазометр или осциллограф.

Предлагаемый способ реализуется сле- 5 дующим образом.

В голографическом интерферометре с гладкими пучками регистрируют серию голограмм исследуемого объекта, например, состояние которого меняется во времени. 10

После каждой экспозиции меняют угол между опорным и объектным пучком. При этом выбирают угол таким, чтобы несущие пространственные частоты v1,%2, W, ..., t2n голограмм были таковы, что модуль разно- 15 сти двух произвольно выбранных частот в серии не повторялся, т.е.

1ъ — ь I с — я 1.

20 где частоты 1> 12(2, г2, и vd выбраны произвольно из серии. Серия голограмм (и штук) может быть зарегистрирована на одном носителе, что уже обеспечивает их точное совмещение. Амплитудное пропускание 25 совмещенных голограмм при линейных условиях регистрации и обработки имеет вид

rg n + СОВ (2 ж v> + е } + соэ (2 ж + @ )+

30 ...+соз(2Kvt +En), (1) где et е2, ..., 821 изменения фазы, вызванные изменением состояния объекта. Носитель 1 устанавливают в держатель 2, и освещают колльуиированным пучком света с циклической частотой в . Пространственным фильтром 5 выделяют восстановленные и объектных волн, и в плоскости 6 получают многолучевую интерференцион- 40 ную картину, Перемещают держатель 2, а с ним совмещенные голограммы 1 со скоростью ч. При движении голограмм с них восстанавливается и волн, имеющих сдвиг циклической частоты, обусловленный эф- фектом Доплера. Распределение комплексных амплитуд восстановленных волн можно записать в виде

АХ{О@(1(ш+ю)1+6)}, (2) где и = 2 лИ v — сдвиг циклической частоты восстановленной I-й волны.

Из выражения (2) следует, что каждая восстановленная волна имеет отличаю.щийся сдвиг циклической частоты. Распределение освещенности многолучевой картины в плоскости 6 можно записать в виде, (3) E(t)-А А* n+ Хх AIA*k

IWk

Освещенность Е(т) в плоскости 6 преобразуют в электрический сигнал 1(т) фотоприемниками

7, 8 при этом распределение фазы электрического сигнала l(t) соответствует распределению фазы светового сигнала E(t). Таким образом на вход фильтров 9, 10 поступают электрические сигналы, спектр временных чЪстот, которых согласно (2), (3) имеет вид

ZZ(COI — Cdk ).

I Wk (4) При настройке фильтров 9, 10 на дискретную частоту вам(, на вход измерителя фаз 11 будут поступать электрические сигналы ГIk и ГIk с фильтров 9, 10 соответственно

lIk - 1 + CoS(2 X (q - ) t + @ — @ ); (5) i I - 1+ соз(2тг(12(— и<) t). (6) Сигнал (1(в невозмущенной объектом точке является опорным. Электрические сигналы с другими дискретными частотами на вход измерителя разности фаэ 11 не поступают, так как обрезаются фильтрами 9, 10, настроенными на определенную циклическую частоту. Регистрация голограмм нэ отличающихся несущих частотах, причем таких, чтобы модуль разности двух произвольно выбранных частот в серии не повторялся, необходима для исключения наложения электрических сигналов на входе измерителя фаз 11 с изменением фаэ (е, — еь)и (A — ed ), что приводит к неоднозначности измерений. Измерителем фаз 11 определяют разность фаз Л р следования электрических сигналов i(k и Г(k

Ар =а — а,. (7)

Измеренная величина Arp характеризует изменение состояния объекта за время, прошедшее между регистрацией l- u k-й голограммами. Для обработки другой пары голограмм настраивают фильтры 9, 10 на другую частоту и измеряют разность фаз следования электрических сигналов.

Преимущества заявляемого способа заключаются в реализации его при использовании одного подвижного держателя, что позволяет значительно упростить оптическую схему и также увеличить количество обрабатываемых голограмм, Формула изобретения

Гетеродинный способ дифференциальной интерферометрии, включающий регистрацию серии голограмм различных

1776985

Составитель А. Ляликов

Редактор Г. Бельская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М, немчик

Заказ 4115 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 состояний объекта, восстановление объектных волн с движущихся голограмм, в результате чего образуется мнрголучевая интерференционная картина, преобразование ее в электрический сигнал, изменяющийся во времени, выделение из спектра электрического сигнала разности фаз следования сигналов на определенной дискретной частоте и определение по разности фаз изменения состояний объекта, о т л ич а ющи Ac ÿ тем,что, с цельюупрощения схемы реализации и повышения производительности способа, серию голограмм регистрируют с отличающимися несущими

5 пространственными частотами, причем пространственные частоты выбирают такими, чтобы модуль разности двух произвольно выбранных частот в серии не повторялся, совмещают их и леремещеют соемещенн е

10 голограммы с одинаковой скоростью.