Определение внеплоскостных деформаций методом цифровой спекл-интерферометрии

В этом разделе описывается экспериментальная проверка методики расшифровки цифровых спекл-интерферограмм, основанная на использовании спсклов как информационной части сигнала.

В качестве измеряемого объекта применялась пластина, один из концов которой был жестко закреплен, другой подвергался нагрузке. Нагрузка осуществлялась с помощью нихромовой нити, нагреваемой пропускаемым током. Величина тока управлялась компьютером. Структура системы для измерения смещений от нормальных к плоскости объекта нагрузок и схема спеклинтерферометра показана на рис. 6.29.

Рис. 6.29. Система для измерения нормальных смещений методом корреляционной спекл-интерферометрии.

В качестве источника освещения использовался гелийнеоновый лазер типа ЛГ-38 с мощностью излучения порядка 50 мВт. Световой пучок от лазера расширялся линзами Lu Li и попадал на интерферометр Тваймана — Грина, в одном плече которого находилась диффузная поверхность, близкая по отражению к исследуемому объекту, закрепленная на пьезокерамике, в другом располагался исследуемый объект. Размер спеклов регулировался апертурой, находящейся перед формирующей изображение линзой Ly На пьезокерамику подавалось напряжение с помощью цифроаналогового преобразователя, управляемого от компьютера. С помощью другого канала ЦАП производилось контролируемое управление нагрузкой.

Изображение фиксировалось телевизионной камерой типа видикон и преобразовывалось в цифровой вид устройством ввода, которое оцифровывало изображение в темпе телевизионной развертки. Цифровые кадры с размерами 512×512 точек с 256 градациями интенсивности записывались в память компьютера типа.

IBM-PC для дальнейшей обработки. Исследуемая область имела размеры 50×50 мм.

Перед деформацией опорная поверхность сдвигалась на расстояния, пропорциональные фазовым перемещениям 0, тс/4, Зл/2, и соответствующие изображения запоминались. Затем объект нагружался и на пьезокерамику подавали напряжение, соответствующее фазовым сдвигам л/2, Зл/4, п. Таким образом фиксировали шесть кадров, после чего производили расшифровку. Вычисление арктангенса дает значение фаз, пропорциональное смещению объекта в результате его нагрузки. На рис. 6.30 показаны картины корреляционных полос при четырех значениях фазового сдвига между опорными пучками.

На рис. 6.31 представлены значения фаз, соответствующие смещению поверхности объекта от нагрузки при вычислении по обычной четырехточечной формуле со сглаживанием интерференционных полос и по предложенному нами алгоритму.

На рис. 6.32 показано распределение фаз после удаления фазовой неоднозначности.

Рис. 6.30. Корреляционные полосы при различных фазовых сдвигах.

Рис. 6.31. Поле фаз, соответствующее смещению поверхности объекта от нагрузки при вычислении по четырехточечному (а) и шеститочечному (б) алгоритмам.

Рис. 6.32. Распределение фаз после удаления фазовой неоднозначности.

Сравнение результатов с тестовыми измерениями на голографической системе показало, что точность измерений перемещений точек поверхности при деформации объекта составила не менее АУ20. Л/30. Время получения серии спеклограмм и определения по ним фазового фронта, соответствующего деформации, составило порядка трех минут.