Способ определения качества поверхностей оптических изделий

, способаостей э имения опсветоний, укй облуча ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) ЛГУ им. А,А.Жданова и Ленинградский институт точной механики и оптики(53) 620.179.16 (088.8 ) (56) Приборы для нераэруш контроля материалов и изд ред. В,В.Клюева, М.: Маши т.2, с. 250-251.Письма в ЖТР, 1981, т. 7., в. 21 с. 1291-1293 (прототип).(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕфТВА ПОВЕРХНОСТЕИ ОПТИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю и может быть использовано для определения качества поверхностей оптических изделий с помощью упругих колебаний, возбужИзобретение относится к нераэрушающему контролю и может быть исполь" зовано для определения качества поверхностей оптических изделий с по-, мощью упругих колебаний, возбуждаежи оптическим излучением.Цель изобретения - повышение точности измерений за счет устранения помех, вызванных ненадежностью акусти ческого контакта пьезодатчика с контролируемой поверхностью и наличием дефектов в изделии. 11 С 01 Ю 29(00, 601 В 1 даемых оптическим излучением. Целью изобретения является повышение точности измерений эа счет устранения помех, вызванных ненадежностью акустического контакта пьезодатчика с контролируемой поверхностью и наличием дефектов в изделии. Согласно способу определения качества поверхностей оптических изделий на контролируемое изделие воздействуют серией импульсов оптического излучения с энергией 10 -1 Дж, длительностью 10 -10 7 с для возбуждения серии акустических сигналов. Принимают на другой стороне изделия импульсы упругих колебаний, прошедших изделие один раэ и трижды. Измеряют амплиту ды сжатия и растяжения в этих акустических импульсах. Проводят подобные измерения в эталонном образце и с учетом измеренных амплитуд определяют качество поверхностей оптических иэделий. 2 ил.ю На фиг,1 представлена сх ройства для реализации спос деления качества поверхност ческих иэделий; на фиг.2 -1 5 профили акустических сигнала Устройство для реализации определения качества поверх оптических иэделий состоит .и пульсного генератора 1 излуч0 тического диапазона (лаз ер а)делителя 2, датчика 3 давле репленного на противоположно35 40 45 50 55 емс 1 й стороне изделия 4 и подключен" ного к входам измерительного осциллографа 5 и системы синхронизации работы осциллографа, состоящей иэ фотодиода 6;енератора 7 задержки и генератора 8 парных импульсов.Способ определения качества поверхностей оптических иэделий осуществляется следующим образом.Импульс оптического излучения от лазера 1 проходит2, воздействует частью своей мощности на поверхность испытуемого иэделия 4 в некоторый момент времени и возбуждает в изделии термоупругую волну распространяющуюся в изделии 4. Через время , .= Ь/С ,где Ь - толщина изделия, С, - скорость распространения звука, акустическая волна приходит на поверхность, противоположную облуче-кой, и воздействует на датчик 3 давления. Так как механические импедансы датчика и образца не согласованы, то часть энергии акустической волны отражается обратна а часть воздействует на датчик 3, вызывая электрический ток через его нагрузку, подключенную к входам осциллографа 5.Акустический сигнал, отразившийся в образце, через время 2 Ь/С попадает на испытуемую поверхность, отражается от нее и через время 3 Ь/С, снова попадает на датчик 3 давлений, вызывая в его нагрузке новый электрический сигнал, Сравнивая амплитуды один раз прошедшего через образец-кЬимпульса б =5 1 и трижды про ошедшего 0 = б Г определяют зату 5 охание акустических сигналов о 6 в образце 3 и амплитуду возбуждаемого иа облучаемой поверхности сигналами Кроме того, для большей точности измерений необходимо регистрировать сигналы при разных чувствительностях осцилграфа 5,большим временвьи разрешением. Это достигается за счет использования работы измерительного осциллографа 5 в режиме "Поочередно". Часть мощ .ности от оптического квантового генератора 1 с помощью светоделителя 2 направляется на фотодиод б. Импульсом последнего запускается генератор 7 задержки, выдающий импульс через время Т, = Ь/С который запускает генератор 8 парных импульсов.С выходов генератора 8 парных импульсов снимаются два импульса: один задержанный на время ЯС, относительно импульса, снимаемого с Фотодиода 6, и второй, задержанный на время 3 Ь/С,. Эти импульсы осуществляют запуск двух раэверток измерительного осциллографа 5. Верхняя граница энергии воздействующего импульса оптического диапазона (1,0 Дж) определяется порогом разрушения поверхности наиболее тугоплавких материалов. Нижняя граница энергии воздействующего импульса (10 Дж) лимитируется чувствительностью измерительной аппаратуры при минимальном поле облучения, Выбор диапазона длительностей возбуждаемого акуетического импульса диктуется теми обстоятельствами, что при временах воздействия потока оптического излучения10 с происходит квазистатическое расширение зоны поглощения энергии и акустический отклик характеризует только зту Использование длительностей воздействия, меньших 10 с, ограничивается возможностями аппаратуры.Принимают акустические сигналы одини трижды прошедшие исследуемое оптическое изделие. Измеряют амплитудыволны сжатия и растяжения у обоихакустических сигналов.На фиг.2 приведены типичные осциллограммы акустических сигналов,полученные при испытаниях медныхзеркал. Первая полуволна акустического сигнала осциллограммы 1 соответствует импульсу сжатия с амплитудой 8;ф, возникающему в образце вследствие воздействия лазерного излучения и пришедшему на поверхность,противоположную облученной и на которой помещен датчик давдения. Вторая полуволна осциллограммы 1 (самплитудой (У, ) соответствует импульсу растяжения, возниканцему на этойже поверхности после отражения отнее импульса сжатия. Переотраженнаяволна, характеризуемая осциллограммой 11, также вызывает импульс сжатия с амплитудой (У и импульс растяжения (амплитуда б ), 1455292Аналогичные операции проводятся с эталонным оптическим разделением и по измеренным амплитудам определяют величину среднего арифметического, 5 отклонения профиля шероховатости Ка и коэффициент, показывающий относительное влияние посторонних включений на поглощение энергии и позволяющий судить о степени загряз нения поверхности.1 э бзн(эабэ 31 т СУ,б э ф 1.=( -- -) ( - -) - 1 6 и 6 з бъц Оъэ 20В приведенных выражениях индексом И обозначены величины, измеряемые при воздействии облучения на испытуемую поверхность, а индексом 3 - на эквивалентную поверхность с иэ вестными свойствами,Формула изобретенияСпособ определения качества поверхностей оптических изделий, заключающийся в том, что на поверхность контролируемого изделия воздействуют лазерным излучением, возбуждают акустический сигнал, принимают этот сигнал на другой стороне из" делия, измеряют его параметры и на основании сравнения с параметрами эталонного образца определяют качество поверхностей оптических изделий, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повьппения точности измерений, воздействуют серией импульсов лазерного излучения с энергией от 1 О до 1 Дж, длительностью от 10 до 1 О с, дополнительно принимают переотраженный акустический эхо-сигнал, измеряют амплитуды волны сжатия и растяжения прошедшего и переотраженного акустических сигнапов, а качество поверхностей оптических изделий определяют по отношению измеренных амплитуд.1455292 Редактор И,Касарда Корректор С, Ч Заказ 7451/52 Тираж 788 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Состав Техре ь Г.Федороидык