Гетеродинный способ дифференциальной интерферометрии

 

Сущность: регистрируют серию голограмм , соответствующих различным состояниям объекта, затем приводят, их в возвратно-поступательное движение с различными скоростями. Формируют многолучевую интерференционную картину и преобразуют ее в электрический сигнал со спектром, состоящим из набора дискретных частот, и измеряют временную разность фаз следования сигналов, по которой определяют состояние объекта, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ЙЗОБРЕТЕНИ

0

К АВТО P С КОМУ С В ИДЕТ ЕЛ Ь СТВУ

1 (21) 4784568/25 (22) 22.12,89 (46) 30.01.93. Бюл. М 4 (71) Гродненский государственный университет (72) А,М; Ляликов (56) Ч. Вест. Голографическая интерферометрия. M,: Мир, 1982, с. 100.

Авторское свидетельство СССР

N- 1368851, кл. G 03 H 1/04, 1986.

Изобретение относится к голографической интерферометрии, Известны гетеродинные способы исследования объектов в голографической интерферометрии.

Известен гетеродинный способ обработки голограмм. Способ заключается в регистрации объектной и опорной голограмм, соответствующих различным состояниям объекта, и получении интерференционной картины, изменяющейся во времени, при поступательном движении одной из голограмм относительно другой.

Изменение освещенности интерференционной картины преобразуют в электрический сигнал и определяют состояния объекта по измеренной разностй фаз следования электрическйх сигналов.

Недостатком известного технического решения является ограничение количества одновременно обрабатываемых голограмм — не более двух. . Цель изобретения - повышение производител ь ности сп оса ба.

На чертеже изображена оптическая схема устройства для реализации гетеродинно„„ „„1791792 А1 (я)5 G 03 Н 1/26, G 01 В 9/021

2 (54) ГЕТЕРОДИННЫЙ СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ (57) Сущность: регистрируют серию голограмм, соответствующих различным состояниям объекта, затем приводят их в возвратно-поступательное движение с различными скоростями. Формируют многолучевую интерференционную картину и преобразуют ее в электрический. сигнал со спектром, состоящим из набора дискретных частот, и измеряют временную разность фаз следования сигналов, по которой определяют состояние объекта, 1 ил. го способа дифференциальной интерферометрии.

Устройство содержит источник света 1, телескопическую систему 2, 3, серию голограмм 4, у:;-ановленных в специальных держателях 5, механически связанных с цвигателями, и систему преобразования светового сигнала в переменный электрический ток и измерения разности фаэ следования сигналов, включающую матрицу фотоприемников 6, соединенную с узкополосными фильтрами 7, электронную систему 8 измерения разностй фаз следования электрических сигналов.

Заявляемый способ реализуется следующим образом.

Регистрируют в интерферометре серию голограмм с периодом полос Т, например, три, соответству1ощих различным состояниям объекта. Голограммы 4 устанавливают в держатели 5 по ходу восстанавливающего пучка и приводят в поступательное движение, но при этом скорости выбирают так, что бы разности их для пр иэвольно выбранных пар голограмм не совпадали — V>, V2, Чз.

Предположим, что амплитудные пропускания голограмм имеют вид:

1791792 (8) т1 оо 1+ соз (—.— + p1), (1)

2 л х

Т

72 оо 1 + cos(-Т- + pz), (2)

2 л х з 1 + cos (+ фэ), 2 л х

Т (3) где x — текущая координата в направлении перпендикулярном полосам на голограммах; p1, 02 и., фь — изменения фазы, вызванные обьектрм в различных состояниях.

Голограмм" бсвещаются плоской волной с комплексной амплйтудой

А OII-exp (lid t), (4) где в — циклическая частота света, Учитывая, что голограммы движутся с постоянными cKopocTIIMvl V1, Vz, ЧЗ, та

BoccTclHoBJIeHHblA пучок с амплйтудой (4) восстановит в первых порядках голограмм с прапусканиями, описываемыми выражениями (1), (2), (3), волны с комплексными амплитудами . А1 exp (i (o) + Л cu1 )tj exp (i p1 ), (5)

Аг exp (i(N + Лвг) t) exp (I pz), (6)

Аз ооехр (! (в + Лвз) т) exp (i-yrj ) (7) где Л в1, Л coz и Л вз — сдвиги циклической частоты света за счет эффекта Допплера.

Сдвиги частоты для каждой из восстановленных волн определяется:

Л в1=2X —;

Ч1

Т

Л вг— = 2_#_ —; г, Т

Л вз=2л —. з

Т

Восстановленные пучки А1, Az, Аз интерферируют, и в плоскости матрицы фотоприемников образуется многолучевая интерференционная картина с распределением освещенности

E(t) = (А1+ Аг + Аэ)(А*1+ A*2 + А*э) = .

= 3+ (А1А*2+ А2А*1) + (А1А*З+

+ АзА" 1) + (А2А*э + АЗА*2)., (9)

Подставив выражения (5), (6), (7) в (9), получим

E(t) -3+ соз (Л В1 — Л Вг) t+

+ (p1 — рг)) + cos ((Л в1 — Л вз) t +

+(p1 — pz))+ cos ((Л вг — Л вз) т+

+ (P2 P )1 (10)

Матрицей фотоприемников 6 освещенность многолучевой интерференционной картины, (10) преобразуется в электрический сигнал

i(t) со сложным составом спектра, состоящим из набора дискретных частот: а1= Ih в1 Л Nzl .Q = l h в1 — Л вд 1; (11)

G5= lh вг — Л вз!.

Учитывая, что разности скоростей V1, Vz, Чз для произвольно выбранных пар голограмм не совпадают друг с другом, то час готы гармоник электрических сигналов не

5 накладываются друг на друга и могут быть выделены с помощью узкополосных фильтров 7.

Таким образом, с фильтров 7 в электронный блок 8 раздельно поступают элект10 рические сигналы на дискретных частОтах

Q1, QI, G5 при этом-фильтры 7 настраивают на выделение сигналов на частотах Q1, Q, Gb

11(С) = COS (Q1 t+ (P1 Pz));

15 lz(t)cos (Q t+ (p1 — рз)); (12)

ig(t) cos (Яз 1 + (рг — рэ)), С помощью электронного блока 8 измеряют раздельно разности следования фаз электрических сигналов i1(t), iz(t), is(t), например, 20 сравнивая их с опорными сигналами на частотах Q1, Q, G5, Таким образом, предлагаемый способ позволяет одновременно получить информацию с различных состояниях исследуемого объекта: (p1 — рг), (p1 — рэ), (pz — рз), что позволяет значительно ускорить процесс измерений. .Формула изобретения

Гетеродинный способ дифференциальной интерферометрии, заключающийся в регистрации голограмм, соответствующих различным состояниям объекта, размещении их по ходу восстанавливающего пучка, приведении голограммы в поступательное движение в направлении, перпендикулярном полосам интерференционной картины, записанной на голограмме, преобразовании восстановленной интерференционной картины в периодический во времени элек40 трический сйгнал, выделении сигнала на дискретной частоте и определении состояния объекта по измеренной разности фаз следования электрических сигналов о т л и ч а юшийся тем, чта, с целью повышения

45 производительности способа, голограммы выполняют с одинаковыми пространственными частотами, размещают по ходу восстанавливающего луча более двух голограмм, приводит их в поступательное движение в одном направлении с различными скоростями, причем скорости выбираюттак, чтобы их разности для произвольно выбранных голограмм не совпадали, а перед измеренйем временной разности фаэ следования электрических сигналов выделяют из сложного электрического сигнала электрические сигналы на дискретных частотах.

1791792

Составитель А. Ляликов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л. Ливринц

Редактор А. Коляда

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 151 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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