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全息成像干涉计量方法简单介绍

2012-06-01 15:346650
全息成像方法测量位移和形变有多方面的应用,譬如,分析结构的性能、机床的刚度、牙科的基础研究等.对材料形变的测量测能获取材料的许多重要力学参数,例如材料的杨氏模量、热膨胀系数及泊松比等.实践表明,全息干涉计量方法简单易行,尤其适合对光学粗糙表面、有较高的准确性和重复性.是一种有效的材料主要参数的光学测量方法.由于所有这些测量都基于位移和形变的测量,因此,在测量位移和形变方法方面进行了许多基础性研究.

   美国OHIO的北极星研究小组用全息成像技术研究一种先进的石墨一环氧树脂合成部件及其辅助的支撑架的动态性能.他们采用了实时全息成像和时间平均全息成像技术对这种复合材料结构的性能进行了一系列实验,取得了满意的结果.图14-1-12是他们的实验装置和光路,采用了新港公司生产的、用光导热塑为记录材料的便捷式全息成像照相系统(instantholocamerasystem),保证了精确复位的要求,并大大简化了实验的操作,记录一幅全息影像图通常不超过1分钟.使用氩离子激光器,单频输出波长0.5145μm,用高分辨率CCD的电视摄像机摄像和监视.并进行数字记录以备继后的全息图像处理.组件安装固定好后,拍摄一张“未受干扰”状态下的全息图(无激振或外加应力),全息图留在原位,再现时它的像叠加在被检测组件表面上,实时全息的干涉图像可通过视频监视器观察.可调节全息成像照相的位置,以消除可能发生的刚体位移引起的条纹.然后,通过施加机械外力或激振方式引起的干涉条纹来分析组件的性能.所施加的机械应力可以设计为模拟所预期的环境条件,也可通过温度梯度或振动来显示结构的性能.声振动激振方式的连续谱是大约30~5kHz.共振模式图纹可实时地观察和记录.经过选择的、特别感兴趣的共振模式还采用时间平均全息成像法和多次曝光全息成像法做进一步的研究分析.

光导热塑记录材料的全息干涉系统介绍

 

 除应用于动态的或静态的变形分析外,还可应用于光测弹性力学、检测材料的性能、材料的缺陷、材料的外形等.

    在检测材料的外形、轮廓方面,主要是全息等值线方法如用波长差产生等值线、用折射率的变化产生等值以及变化照明方向或位置产生等值线.

    在检测材料缺陷方面,介绍了一种利用表面声波的实时全息检测钛合金表面缺陷的方法.他们将实时全息技术应用于高级钛合金表面声波(SAWsurface acoustic wave)的可视化借以判断表面缺陷.使用BR作实时全息存储并恢复表面声波信息.所捕获的声波图样的时间序列和全场(二维)的可视化可提供有关材料表面的任何不规则的信息.特别是表面缺陷或条纹图样的缺陷前兆所在部位会散射声表面波,它们将在这些部位引起二维声条纹图样的不规则性.从而为评估声散射角,图纹类型以及条纹频率提供有关的丰富信息.根据这些信息可以分析表面缺陷的大小、取向和所在位置.实时记录的性能使这种方法能现场研究材料缺陷与时间有关的发展过程.此项研究获得美国国防部先进研究项目处DARPA(defense advanced research projects agency)的赞助.

    美国Emory大学眼科系用实时全息干涉计量测量牛眼球巩膜的弹性,检测结果表明:其弹性系数在3.9~9.0 MPa之间.

    在光测弹性力学方面,全息光弹已发展得相当普遍,许多高等学校已将有关方法引入在教学实验中.国内许多厂家也提供了整套的全息光弹仪,如409-II型普通光测弹性仪、FQG-200型非球面激光全息光弹仪等.后者是一种多用途综合性物理光学仪器.由分光、偏振光、准直光、参考光和旋光系统以及加载系统、全息平台和各种附件组成.主要用于全息光弹试验,也可进行光弹条纹倍增、斜射和补偿等试验,并能进行散光光弹试验.此外还能进行激光全息干涉、散斑计量和莫尔法等力学试验还可进行振型测定等非破坏性试验.在进行各种干涉测量时,具有高精度、非接触、可得全场信息等优点.

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