Способ определения качества поверхностей оптических изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения качества поверхностей оптических изделий с помощью упругих колебаний, возбуждаеь 1х оптическим излучением. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет устранения помех, вызванных ненадежностью акустического контакта пьезодатчика с контролируемой поверхностью и наличием дефектов в изделии. Согласно способу определения качества поверхностей оптических изделий на контролируемое изделие воздействуют серией импульсов оптического излучения с энергией 10 -1 Дж, длительностью 10 -10 с для возбуждения серии акустических сигналов. Принимают на другой стороне изделия импульсы упругих колебаний, прошедших изделие один раз и трижды. Измеряют амплитуды сжатия и растяжения в этих акустических импульсах. Проводят подобные измерения в эталонном образце и с учетом измеренных амплитуд определяют качество поверхностей оптических изделий. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„Л0„„1455292 А1

Щ1 G 01 N 29/00, G 01 В 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к нераэрушающему контролю и может быть исполь" зовано для определения качества поверхностей оптических изделий с по-, мощью упругих колебаний, возбуждаемых оптическим излучением.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет устранения помех, вызванных ненадежностью акустического контакта пьезодатчика с конт- !О ролируемой поверхностью и наличием дефектов в изделии.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

"ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4 15996 1 /25-28 (22) 12.12.86 (46) 30.01.89. Бюл. У 4 (71) ЛГУ им. А,А.Жданова и Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Ю.В.Судьенков, А.А,Антонов, Ю.А,Болошин, И.В.Павлишин и В.И.Юревич (53) 620.179.16 (088.8 ) (56) Приборы для нераэрушающего контроля материалов и изделий. Под ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение, т.2, с. 250-251.

Письма B ЖТР, 1981 т. 7., в. 21, с. 1291-1293 (прототип). (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕ,ТВА ПОВЕРХНОСТЕИ ОПТИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю и может быть использовано для определения качества поверхностей оптических изделий с помощью упругих колебаний, возбуждаемых оптическим излучением. Целью изобретения является повышение точности измерений эа счет устранения помех, вызванных ненадежностью акустического контакта пьезодатчика с контролируемой поверхностью и наличием дефектов в изделии. Согласно способу определения качества поверхностей оптических изделий на контролируемое изделие воздействуют серией импульсов оптического излучения с энергией 10 -1 Дж, длительностью

10 -10 7 с для возбуждения серии акустических сигналов. Принимают на другой стороне изделия импульсы упругих колебаний, прошедших изделие один раэ и трижды. Измеряют амплитуды сжатия и растяжения в этих акустических импульсах. Проводят подобные измерения в эталонном образце и с учетом измеренных амплитуд определяют качество поверхностей оптических иэделий. 2 ил.

На фиг,1 представлена схема устройства для реализации способа определения качества поверхностей оптических иэделий; на фиг.2 — временные

I профили акустических сигналов. Устройство для реализации, способа . определения качества поверхностей оптических иэделий состоит as импульсного генератора 1 излучения оптического диапазона (лазера), светоделителя 2, датчика 3 давлений, укрепленного на противоположной облуча1455292

30 фазу растяжения.

55 емс1й стороне изделия 4 и подключен" ного к входам измерительного осциллографа 5 и системы синхронизации работы осциллографа, состоящей иэ фатодиода 6, енератора 7 задержки и генератора 8 парных импульсов.

Способ определения качества поверхностей оптических иэделий осуществляется следующим образом.

Импульс оптического излучения от лазера 1 проходит светоделитель

2, воздействует частью своей мощности на поверхность испытуемого иэделия 4 в некоторый момент времени и возбуждает в изделии термаупругую волну., распространяющуюся в изделии

4. Через время t.,= h/Ñ,где h— толщина изделия, С, — скорость распространения звука, акустическая волна приходит н поверхность, противополож г ю о блуч е.1кОЙ, и ва э действу ет на дат гик 3 давления. Так как механические импедансы датчика и образца не согласованы, то часть энергии акустической волны отражается обратна,, а часть воздействует на датчик 3, вызывая электри=-еский ток через его нагрузку, подклю.енную к входам осциллографа 5.

Акустический сигнал, отразившийся в образце, через время 2h/Ñ попадает на испытуемую поверхность, отражается ат нее и через время 3h/С, 1 снова нападает на датчик 3 давлений, вызывая в его нагрузке новый электрический сигнал, Сравнивая амплитуды один раз прошедшего через образец

-кЬ импульса С7 =G 1 и трижды про-! о шедшего G = Q 1 определяют зату3 о хание акустических сигналов о6 в образце 3 и амплитуду возбуждаемого иа облучаемой поверхности сигнала G

Кроме того, для большей точности измерений необходимо регистрировать сигналы при разных чувствительностях осциллографа 5 H с Возможно большим временвым разрешением. Это достигается за счет использования работы измерительного осциллографа

5 в режиме "Поочередно". Часть мощI . ности ат оптического квантового генератора 1 с помощью светоделителя

2 направляется на фотодиод б. Импульсом последнего э апускается генератор 7 задержки, выдающий импульс через время t, = h/Ñ,, который запускает генератор 8 парных импульсов.

С выходов генератора 8 парных импульсов снимаются два импульса: один задержанный на время 11/С, относительно импульса, снимаемого с фотодиода

6, и второй, задержанный на время

3Ь/С,. Эти импульсы осуществляют запуск двух раэверток измерительного осциллографа 5. Верхняя граница энергии воздействующего импульса оптического диапазона (1,0 Дж) определяется порогом разрушения поверхности наиболее тугоплавких материалов. Нижняя граница энергии воздействующего импульса (10 Дж) лимитируется чувствительностью измерительной аппаратуры при минимальном поле облучения.

Выбор диапазона длительностей возбуждаемого акустического импульса диктуется теми обстоятельствами, что при временах воздействия потока

-т оптического излучения 0 10 с происходит квазистатическое расширение зоны поглощения энергии и акустический отклик характеризует только зту

Использование. длительностей воздействия, меньших 10 с, ограничивается возможностями аппаратуры.

Принимают акустические сигналы один и трижды прошедшие исследуемое оптическое изделие. Измеряют амплитуды волны сжатия и растяжения у обоих акустических сигналов.

kIa фиг.2 приведены типичные осциллограммы акустических сигналов, полученные при испытаниях медных зеркал. Первая полувална акустического сигнала осциллограммы 1 соответствует импульсу сжатия с амплитудой, возникающему в образце вследствие воздействия лазерного излучения и пришедшему на поверхность, противоположную облученной и на которой помещен датчик давдения. Вторая палувална осциллограммы 1 (с амплитудой G ) соответствует импульсу растяжения, возниканцему на этой же поверхности после отражения от нее импульса сжатия. Переотраженная волна, характеризуемая осциллограммой II, также вызывает импульс сжатия с амплитудой G и импульс растяженияия (амплитуда G ) .

1455292

Аналогичные операции проводятся с эталонным оптическим разделением и по измеренным амплитудам определяют величину среднего арифметического, 5 отклонения профиля шероховатости

Ка и коэффициент Zt, показывающий относительное влияние посторонних включений на поглощение энергии и позволяющий судить о степени загряз- 10 нения пов ерхно сти. б1э баю (Эи 6 э >l (Узибээ (=(— — -) (— -- -) - 1

6,м б< бъ 0ъэ

В приведенных выражениях индексом И обозначены величины, измеряемые при воздействии облучения на испытуемую поверхность, а индексом 3— на эквивалентную поверхность с иэ- 25 вестными свойствами.

Формула изобретения

Способ определения качества поверхностей оптических изделий, заключающийся в том, что на поверхность контролируемого изделия воздействуют лазерным излучением, возбуждают акустический сигнал, принимают этот сигнал на другой стороне из" делия, измеряют его параметры и на основании сравнения с параметрами эталонного образца определяют качество поверхностей оптических изделий, отличающийся тем, что с целью повьппения точности измерений, воздействуют серией импульсов лазерного излучения с энергией от 1О до

1 Дж, длительностью от 10 до 10 с, дополнительно принимают переотраженный акустический эхо-сигнал, измеряют амплитуды волны сжатия и растяжения прошедшего и переотраженного акустических сигнапов, а качество поверхностей оптических изделий определяют по отношению измеренных амплитуд.

1455292

Составитель Г.Федоров

Редактор И, Касарда Техред М.дидык Корректор С, Черни

Заказ У451/52 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета rro изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4