Способ измерения изменений трехмерных фазовых объектов

(54) СПОСОБ ИЗМЕ МЕРНЫХ ФАЗОВЫХ 0 (57) Изобретение блгс относится кнтерферометрточности иэм лографическои ль - повышени возможности и ренийьном ерении в реалрферограммах ь деляа инте времен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ. СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ(56) Вишняков Г.Н.ческая голография.13 Всесоюзной школфизические основы1981,Авторское свиде9 1132651 кл. С 01 БРЕТЕНИЯ ют участки, соответствующие одному и тому же выбранному сечению объекта. Для каждой из интерферограмм преобразуют оптическую информацию о распределении набега Фазы в выбранном"участке интерферограммы в электрический сигнал, Огибающая сигнала соответствует Функции распределения набега фазы зондирующего излучения для данного ракурса просвечивания неоднородности. Для каждого из ракурсов осуществляют частотную фильтрацию получениого сигнала с помощью фильтра, охватывающего всю область частотного спектра данного сигнала, Из отфильтрованных таким образом сигналов формируют суммарное иэображение, Это изображение при достаточном количестве ракурсов просвечивания полностью С соответствует изменению распределения показателя преломления в выбранном сечении объекта. 2 ил.Изобретение относится к голографической интерферометрии и можетбыть применено при оперативном измерении изменений оптической плотностив нестационарных объемных Фазовых 5объектах,Цель изобретения - повышение точности измерений и обеспечение воэможности измерений в реальном времени.На Фиг.1 приведена принципиальная 10схема устройства, реализующего одиниз вариантов предлагаемого способа;на Фиг.2 - линии равного уровня показателя преломления для одного изсечений асимметрического пламени. 15Согласно предлагаемому способу наинтерферограммах, соответствующихнескольким ракурсам просвечиванияисследуемого прозрачного объекта, выделяют участки, соответствующие одному и тому же выбранному сечению объекта, и для каждой из интерферограммпреобразуют оптическую информацию ораспределении набега фазы в выбранном участке интерферограммы (т.е. о 25характере распределения интерференционных полос на этом участке) в электрический сигнал, огибающая которогосоответствует функции распределениянабега Фазы зондирующего излучения 30для данного ракурса просвечиваниянеоднородности. Затем для каждого изРакурсов осуществляют частотную фильтрацию полученного сигнала с помощьюфильтра с характеристикой /я/, охватывающего всю область частотногоспектра данного сигнала, и Формируютиз отфильтрованных таким образом сигналов путем соответствующего суммирования их амплитуд отфильтрованноесуммарное изображение, которое придостаточном количестве ракурсов просвечивания полностью соответствуетизменению распрецеления показателяпреломления в выбранном сечении45объекта,На Фиг.1 показан только один канал многоканального устройства обработки. Это устройство содержит источник 1 света (2 - интерферограмма), объектив 50 3, фотоприемное устройство 4, блок 5 вьделения информации, блок 6 формирования сигнала, блок 7 частотной фильтрации, блок 8 памяти, блок 9 индикации, блок 10 управления фотоприемным 55 устройством, блок 11 синхронизации и блок 12 вьделения интенсивности попорогу. Устройство работает следующим образом.Объект многократно освещается когерентным световым потоком. Производится запись голографических интерферограмм по обычной схеме с разделенными опорным и предметным пучками для каждого ракурса освещения. В каждом из каналов устройства изображение соответствующей интерферограммы 2 строится объективом Э в плоскости фотоприемного устройства 4. В фотоприемном устройстве используется для выделения информации о заданном сечении интерферограммы линейка (или матрица) фотоприемников, сигналы с которых синхронизованы и мультиплексированы на один выход. С фотоприемного устройства 4 сигнал о характере распределения полос в заданном сечении интерферограммы направляется в блок 5 выделения информации. После чего в блоке 6 формирования сигнала формируется сигнал, огибающая которого соответствует функции распределения набега фазы в сечении интерферограммы. Далее сигнал направляется в блок 7 частотной Фильтрации, предс-. тавляющий собой фильтр с заданной крутизной линейной характеристики. Затем сигнал от каждого иэ каналов устройства вводится в блок 8 памятии после соответствующего суммирования с сигналами остальных каналов ( с уче том геометрии ракурсов просвечивания,соответствующих каждому из каналов) направляется в блок 9 индикации, С помощью блока индикации сигнал, поступивший из блока памяти 8, отображается в виде распределения интенсивности свечения индикаторов, которое соответствует изменению распределения показателя преломления в выбранном сечении объекта, С помощью блока 12 выделения интенсивности по порогупри необходимости в блоке индикацииотображаются определенные зоны интенсивности сигнала (т.е, зоны значенийизменения показателя преломления),интересующие оператора. При известных параметрах и характеристиках данного устройства на выходе последнего получают количественную информацию об абсолютных значениях изменения показателя преломления в выбранном сечении. Изменяя расположение блока Фотоприемников относительно плоскостей изображения интерферограмм, или используядополнительные блоки фотоприемника, получают информацию о любом сечении исследуемого прозрачного объекта, а значит и обо всем объекте в целом,Быстродействие устройства состав ляет единицы микросекунд, Блок памяти обеспечивает возможность хранения полученной информации с последующим воспроизведением ее в любой заданный момент времени. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать количественную информацию об изменениях трехмерных фазовых объектов в реальном времени с точностью, максимально возможной при заданном коли честве ракурсов просвечивания.Предложенный способ измерения изменений трехмерных фазовых объектов за счет использования электронных устройств для преобразования информа ции о характере распределения интер-. ференционных полос на интерферограмме в электрические сигналы с последующей их фильтрацией и формированием суммарного изображения позволяет с большой скоростью осуществлять все необходимые для восстановления искомого распределения операции при повышенной точности выполнения каждой из операций. Так, например, использование в фотоприемном 30 блоке линейки или матрицы фотоприемников на базе ПЗС, обеспечивающих разрешение 100 л/мм позволяет существенно повысить, по сравнению с известными методами, точность получения информации о распределении интерференционных полос. Использование элект-. ронных систем для осуществления операции ы -фильтрации с целью последующего формирования отфильтрованного 40 суммарного изображения позволяет осуществить эту операцию с высокой точностью за очень короткое время (10 с); Возможность использования для отображения отфильтрованного суммарного 45 изображения блока индикации с большим количеством элементов индикации (100 х х 100 элементов и более), обеспечивает при высоком быстродействии высокое разрешение, а следовательно, высокую точность отображения суммарного изображения.П р и м е р. На входе макета устройства, изготовленного по данному способу, использовали линейку фотоприемников с разрешением 15 л/мм.Для осуществления операции и -фильтрации использовали стандартный анализатор импульсов, выход блока индикации был сопряжен с графопостроителем, На фиг.2 показаны полученные на выходе устройства линии равного уровня изменения показателя преломления внутри пламени.Формула изобретенияСпособ измерения изменений трехмерных фазовых объектов, заключающийся в том, что осуществляют многоракурсное освещение объекта когерентным световым потоком и получают голографические интерферограммы для каждого ракурса освещения, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения возможности измерений в реальном времени, после получения голографических интерферограмм преобразуют оптическую информацию о распределении набега фазы на каждой интерферограмме в электрический сигнал, огибающая которого соответствует функции распределения набега фазы, после чего осуществляют частотную фильтрацию упомянутого сигнала и путем суммирования амплитуд сигналов для всех ракурсов освещение объекта формируют отфильтрованное суммарное изображение, по которому судят об изменении объекта./50 Тираж 436 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРло делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д 5 каз 4717 4/ оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. роектная,