Способ бесконтактной регистрации акустических колебаний

 

Изобретение относится к контрольноизмерительным приборам, в частности для регистрации акустических колебаний и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии и акустико-эмиссионной диагностике. Сущность: с целью повышения чувствительности и увеличения точности измерений интерференционную картину строят за счет охождения когерентных электромагнитных пучков, причем формирование этой картины производят посредством подбора угла схождения с характерными масштабами, превышающими на порядки длину волны излучения , и осуществляют в поперечной по отношению к направлению движения волн плоскости, а движение интерференционных полос, обусловленное перемещением диагностируемой поверхности и адекватное регистрируемым акустическим колебаниям, фиксируют в этой плоскости в качестве результата измерений. 1 ил.

СОЗОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧFСКИХ

РЕСПУБЛИК

>s G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1 _#_N3NP тЕНт Д т цл

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л I(t1 у sinО (1) (21) 4890579/28 (22) 12.12.90 (46) 07.07..93. Бюл. ¹ 25 (71) Институт общей и неорганической химии им. Н, С. Кур н акова (72) О.В.Абрамов, В.А.Вогман, О.М.Градов, А.П,Гуськов и В,И.Шелобоков (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1315793, кл, G 01 В 9/02, 1987, (54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОЙ РЕГИСТРАЦИИ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ. (57) Изобретение относится к контрольноизмерительным приборам, в частности для регистрации акустических колебаний и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии и акустико-эмиссионной

Изобретение относится к контрольноизмерительным приборам, а именно к способам регистрации акустических колебаний. и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии и акустикоэмиссионной диагностике, Цель изобретения — повышение чувствительности бесконтактного способа регистрации акустических колебаний и увеличение точности измерений.

Сущностью изобретения и его отличительными особенностями являются следующие. В отличие от существующих стройств .интерференционная картина образуется в плоскости, перпендикулярной направлению распространения образующих ее лучей. Пространственное распределение

„.,5U„„1825976 А1 диагностике. Сущность: с целью повышения чувствительности и увеличения точности измерений интерференционную картину строят за счет охождения когерентных электромагнитных пучков, причем формирование этой картины производят посредством подбора угла схождения с характерными масштабами, превышающими на порядки длину волны излучения, и осуществляют в поперечной по отношению к направлению движения волн плоскости, а движение интерференционных полос, . обусловленное перемещением диагностируемой поверхности и адекватное регистрируемым акустическим колебаниям, фиксируют в этой плоскости в качестве результата измерений, 1 ил. интенсивности 1 в плоскости ОХУ, перпендикулярной лучевому потоку, для случая схождения лучей в плоскости X=O с углом

О имеет вид: где 40 — максимальная интенсивность;

i(t) — отклонение диагностируемой поверхности от положения равновесия; имеющего место в отсутствие акуСтических колебаний;

А-длина волны лазерного излучения, с помощью которого производятся измерения;

p — постоянная фаза.

18?5976

Как видно из (1), интерференционная картина представляет собой полосы, смещающиеся при колебаниях поверхности.

Так, положение максимума интенсивности с номером и вдоль оси OY имеет значение у = у, определяемое в соответствии с выражением (1) следующей формулой

I t +Я, + и Л

2 . sin 0 2 sin 0

При съеме сигнала иэ двух фиксированных точек выбранной полосы, расположенных по обе стороны от ее максимума симметрично на расстоянии половины длины волны, получим, что разность снятых величин пропорциональна удвоенному значению интенсивности в одной из точек, причем полученный сигнал не имеет постоянной составляющей в отличие от сигнала, описываемого формулой (1), которая соответствует случаю измерения, снятого в одной точке. 3То обстоятельство представляется весьма, важным с практической точки зрения поскольку позволяет исключить влияние случайных наводок и тех помех, которые по сваей природе представляют аддитивные поправки в формуле (1). В результате существенно повышается точность регистрации акустических колебаний и чувствительность соответствующей измерительной аппаратуры па сравнению со случаем, когда ограничиваются измерением только в одной точке интерференционной картины. в соответствии с формулой (1).

Поэтому, при практической реализации способа предпочтительными выглядят схемы, базирующиеся на разностном измерении в двух тачках интерференционной картины.

Одна из возможных схем реализации способа приведена на чертеже. Она включает в себя источник кагерентного электромагнитного излучения 1; на пути которого устанавливают полупрозрачное зеркало. 2 и непрозрачное отклоняющее зеркало 3, направляющее пучок на объект измерений 4, от которого отраженный пучок с помощью непрозрачного зеркала 5 направляют в собирающую линзу 6, после которой располагают полупрозрачное зеркало ?, отклоняющее сходящийся пучок на зеркальный клин 8. На этот же клин с помощью полупрозрачного зеркала 2 и рассеивающей линзы 9 направляют часть исходнога электромагнитного пучка для образования на нем интерференционной картины, в определенные места которой устанавливают фотоприемники 10, соединенные с разностным усилителем 11.

Процесс измерения акустических колебаний диагностируемой поверхности происходит следующим образом.

Пучок кагерентнаго электромагнитного излучения, генерируемый источником 1, частично проходит через полупрозрачное зеркало 2 и отклоняющее зеркало 3, падая.на

10 колеблющуюся поверхность 4. Отраженный сигнал с помощью зеркала 5 направляют в фокусирующую линзу 6, с которой сходящийся пучок лучей посредством полупрозрачного зеркала 7 концентрируют на

15 уголкавом зеркале 9, Сюда же поступает излучение от источника 1, частично отраженное зеркалом 2 и проходящее через рассеивающую линзу 9, благодаря которой создается расходящийся пучок электромаг20 нитного излучения, В результате этого на гранях угалкавого зеркала 8 образуется в соответствии с формулами (1) и (2) интерференционная картина, в определенных местах которой помещают фотоприемники 10.

Как уже было показано выше, разностный сигнал, получаемый на выходе разнастного усилителя 11, представляет собой искомый результат измерения акустических колебаHMA.

30 Таким образом, вследствие формирования интерференционной картины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения электромагнитных лучей, за счет их схождения и в результате ее син35 хронного со смещением диагностируемой поверхности перемещения в этой плоскости, оказывается возможным существенно увеличить размер интерференционных полос и тем самым повысить точность сьема

40 сигнала фотоприемниками из заданной точки, а значит, увеличить чувствительность способа.

Формула изобретения

Способ бесконтактной регистрации аку-.

45 стических колебаний, заключающийся в том, чта освещают контролируемую поверхность опорным кагерентным пучком излучения, регистрируют отраженный поток излучения, формируют интерференцион50 ную картину, па перемещению полос которой судят об акустических колебаниях, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения точности измерений, освещение контролируемой повер55 хнасти осуществляют под углам, формирование интерференционной картины осуществляют в плоскости, параллельной поверхности объекта.

1825976

Составитель 0. Абрамов

Редактор С. Кулакова . Техред М. Моргентал Корректор С. Пекарь

Заказ 2314 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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