На головну

Коррреляціонная спекл-интерферометрия

  1. Цифрова спекл-интерферометрия
  2. Електронна спекл-интерферометрия

Кореляційний спекл-интерферометрия заснована на додаванні спекл-поля, отриманого при відображенні від дифузійної поверхні з опорним пучком. Відомі схеми спекл-інтерферометрів, розроблені, як для вимірювання зсувів досліджуваної поверхні в площині поверхні, так і для вимірювання нормальних зміщень [9]. Далі буде розглядатися кореляційний спекл-інтерферометр, призначений для вимірювання нормальних коливань поверхні.

Якщо за допомогою лінзи на площині спостерігається результат складання хвилі, розсіяною дифузної поверхнею, і опорної хвилі, що прийшла по тому ж напрямку, то для інтенсивності I в спостережуваної точці (x, y) Зображення можна записати:

(6.12)

де Is и Ir, а також ?s и ?r - Відповідно, інтенсивність і фаза спекл-поля і опорного пучка в точці спостереження.

При змішуванні об'єкта результуюча інтенсивність в спостережуваної точці змінюється в залежності від зміни фази спекл-поля. Можна показати [10], що кореляція інтенсивностей в спостережуваної точці максимальна, якщо зсув фази кратно 2n?, і звертається в нуль, якщо зсув фази спеклів кратно (2n + 1)? .

Таким чином, зміна функції кореляції пов'язане з величиною нормального зміщення поверхні досліджуваного об'єкта. Ця залежність може бути використана для реєстрації нормальних коливань поверхні.

Оптична схема кореляційного спекл-інтерферометра, призначеного для вимірювання нормальних коливань, наведена на рис.6.7.

Оптична схема інтерферометра складається з телескопа, утвореного лінзами 11, 13 і призначеного для спостереження освітленого когерентним світлом об'єкта. В якості вхідного зіниці використана ірисова діафрагма 10, розташована в передньому фокусі вхідної лінзи 11. Діафрагма дозволяє регулювати розмір спеклів в площині спостереження. Опорний пучок вводиться через клиновидний світлофільтр таким чином, щоб уявне зображення точкового джерела, від якого сформований опорний пучок, збігалося з центром вхідної зіниці телескопа. При таких умовах кожна точка об'єкту зображується конусом променів, уздовж осей яких також поширюється опорний пучок.

Мал. 6.7. Схема кореляційного спекл-інтерферометра для візуального спостереження усереднених в часі коливань: лазер; 2,4,5 - дзеркало; 3 - светоделітель; 6,7,8,11,13 - лінза; 9 - об'єкт; 10-апертурная діафрагма; 12 - клин; 14 - спостерігач

Мале зміна в положенні об'єкта, поміщеного в поле зору такого спекл-інтерферометра, може бути зареєстроване за зміни ( "мерехтіння") результуючої спекл-картини. При коливаннях поверхні, очей або інший прилад, що реєструє буде усереднювати "мерехтливу" картину спеклів. Можна показати, що за умови, якщо напрямки освітлення і спостереження поверхні досліджуваного об'єкта близькі, то контраст С спостерігається спекл-картини залежить від нормальної компоненти A(x, y) Амплітуд коливань поверхні об'єкту:

(6.13)

Контраст інтерференційних смуг, описуваних (6.13), дуже низький і падає з номером інтерференційної смуги (з ростом амплітуди A(x, y) Вібрації). Реально вдається спостерігати тільки максимуми нульового і першого порядків, і, отже, визначати лише положення вузлових ліній на поверхні вібруючого об'єкта.

Бритков Г. А. [52] запропонував метод підвищення контрасту смуг при візуальному спостереженні усередненої в часі картини. Суть методу полягає в тому, що опорний пучок формують шляхом відображення когерентного випромінювання від коливного по гармонійному закону дзеркала 4 (рис.6.8). При модуляції фази опорного сигналу з частотою 7-12 Гц і,  враховуючи, що людське око більш чутливий до динамічної картині, спостережуваний контраст смуг підвищується.

Розподіл інтенсивності спостерігається картини має вигляд:

 (6.14)

де IS(X, h) і Ir(X, h) інтенсивності предметного і опорного пучків в площині спостереження, а W-частота модуляції опорного сигналу.

через mф в (6.14) позначена глибина модуляції фази опорного пучка, яка визначається як:

 , (6.15)

де Аз-амплітуда коливання дзеркала.

Однак даний метод дозволяв спостерігати картини тільки візуально. Подальший розвиток кореляційної спекл-інтерферометрії пішло по шляху автоматизації вимірювань із застосуванням в якості засобу реєстрації телевізійної камери.

 
 Мал. 6.8. Оптична схема спекл-інтерферометра з модуляцією опорного пучка: 1 лазер; 2 - светоделітель; 3,4 - дзеркало; 5 - вібратор; 6,7,9 - об'єктив; 8 - об'єкт; 10 - клин; 11 - екран

 



Спекл-фотографія | Електронна спекл-интерферометрия

Додавання спекл-полів | Цифрова спекл-интерферометрия | навантажень | З (6.23) видно, що інформацію про форму коливань визначає вираз | Цифрові спекл-інтерферометри |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати