Способ исследования форм колебаний

(51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ колебаний объекта. Для чок формируют путем о тного излучения от к гармоническому закону и амплитуда А к удовлетворяет соотн 6 ГцМф Й 12 Гц гд этого опорныи путражения когеренолеблющегося по зеркала, частота О олебаний которого ошениям Йю, е ю, - частота коле- А сов а/2 - глубина еская и с.1604 лфпорной волна - угол межчом опорною волну параот объекта,екта. Визуалзображенияну и пораней определя ии объекта модуляции фазы оволны излучения;и отраженным луправляют опорнуне, отраженнойе изображения объют в плоскости ищую спекл-картиинтенсивности влебаний, 1 ил. соответствующие линиям постоянных амплитуд формы колебания объекта,Недостатками данного способа являются необходимость получения фотонегативной маски и точного совмещения ее со спекл-картиной исследуемого объекта, а также низкая видность получающихся поИзвестен такж рический способ, в ные полосы, хар колебания, получа результате электро пользованием телеНедостатками т необходимость со ронной системы ф ния видеосигнал нтерферомет- корреляционющие форму ном времени в аботки с истехники.саба являются ожной электи выпрямлее невысокая е спекл-и котором актеризу ют в реаль нной обр визионнои акого спо здания сл ильтрации а, а такж(71) Самарский моторный завод(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМ КОЛЕБАНИЙ(57 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения форм колебаний деталей и узлов конструкций в машиностроении методом спекл-интерферометрии. Целью изобретения является повышение чувствительности способа за счет улучшения условий идентификации узловых линий формь 1 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определений форм колебаний деталей и узлов конструкций в машиностроении методом спекл-интерферометрии,Известен спекл-интерферометрический способ определения форм колебаний объек-. та, заключающийся в том, что в плоскость изображения неподвижного объекта устанавливают фотопластинку, экспонируют ее, освещая объект двумя когерентными пучками, пластинку проявляют и устанавливают точно в исходное положение, объект снова освещают, возбуждают на резонансной частоте и наблюдают через пластинку со спекл-картиной неподвижного объекта, играющей роль негативной маски, корреляционные полосы на его поверхности,ы; А - длина ду падающим о пучка, Наллельно воле плоскость ьно наблюда- результируюспределению ют форму ко1714380 5 ПЯ.1 Я.1;соЗМи(:хЯ сопМ; упМсрй 1 = 0 5 зеркала; а - угол учками, ни комп- В ПЛОСКОв пло) = (ОЯ + Ор)(ОЯ + Ор) где 1 я - ин жения рас верхность в плоскос при отсутсГлаз у некотором зультате и изобраогда посивность й ОЛН сть по . Врее - (и)еилил, ( 4 ц саках- "и, и,е СО 5(М(р 51 п ЙЦ ьи ыл (М,ел а 1)1,(1 й И ания тО,то астоту модуляц е частоты колотличающуюся Если выбрать ч значительно меньш объекта и не намного 2 к - 2 к- и в выра Щ 7) можн его оптического пути с помощью зеркала,совершающего гармонические колебанияпо закону Е(1) - АОСОЗ 2 81 П Йти (3) где Ао - амплитуда колебания Й- частота колебания зеркала; между падающим и отраженнымТогда в любой момент време лексная амплитуда опорной волны сти изображения будет О(Г,Г,ц.О, (ехри(М,иил ац, ии,де О 0 р - комплексная амплитуда излученияопорной волны.в плоскости изображенияпри отсутствии модуляции;4 л аМф = - у- Ао сов -- глубина модуля 2 ции фазы опорной волны; =-1.Результирующая интенсивноскости изображения имеет вид Тогда с учетом (2) и (4) распределениеинтенсивности в некоторый момент времени в плоскости изображения будет ЦЦ е Еи рИДТр са 5- , (И, ( БАЛ Ы М лил йии 1, ( тенсивность в плоскостсеянная точкой (Х, У),неподвижна; (р - интенти изображения опорнотвии модуляции.средняет эту интенсиву промежутку временимеем за время усреднения 7.Тогда распределение интенсивности вплоскости изображения будет 10 1 ф=й+рВ Лфх 3 -К,ф СО 5 М у 2 я Бесселя нулевого порядк где 30 - функциа15 1-го рода.Для тех точек поверхности, где амплитуды колебаний удовлетворяют условию нулей функции Бесселя, в плоскостиизображения наблюдается стационарное20 распределение яркости спеклов, Для остальных точек поверхности распределениеяркости спеклов в плоскости изображениязависит от времени. Эта зависимость будетпроявляться как мерцание яркости спеклов25 с частотой И/=.Мф Й, Максимальная амплитуда флуктуаций интенсивности имеет мес-,то для точек поверхности с нулевойамплитудой колебания, т.е, в узлах формыколебьния.30 Согласно теории глаз человека обладает максимальной чувствительностью к изменению яркости при частоте б - .12 Гц.Следовательно, если частота и глубина модуляции опорного излучения удовлетворяет35 условию6 Гц Мфй12 Гц,то стационарное распределение интенсивности областей высокого контраста спек-лов, характеризующих собой линии40 постоянных амплитуд формы колебй 1 нияОбъекта, переводится в динамическую картину флуктуаций интенсивности спеклов вэтих областях, которая выделяется глазом смаксимальной чувствительностью по отно 45 шению к областям со стационарным распределением яркости спеклов, Таким образомспособ позволяет повысить чувствительность,П р и м е р. Объект - компрессорная 50 лопатка размером 70 х 40 мм, зажатая в специальное крепежное устройство, имеющее пьезодинамический возбудитель, размещается на голографическом столе установки, СИН во входной плоскости спекл-интер ферометра, собранного из стандартныхоптико-механических узлов по схеме, изображенной на чертеже, Зеркало в тракте опорного пучка в спекл-интерферометре закрепляется на пьезо-керамике, на которуюЗаказ 683 Тираж Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Про со звукового генератора подается гармонический сигнал, так что зеркало совершает в процессе наблюдения гармонические колебания с частотой 3 Гц.В плоскости изображения сформиро ванного объективом "ТАМБОМ" (1 = 28-80 мм) располагают диффузор размером 120- 100 мм, Опорную волну направляют на диффузор параллельно излучению от объекта со помощью оптического клина с узлом 1 26 и размером 80 х 40 мм. С помощью пьезо-динамического возбудителя, на который подается сигнал от звукового генератора, возбуждают колебания исследуемой лопатки, частота которых медленно меняется в интервале 20 - 10 000 Гц. При попадании на резонансную частоту общее мерцание яркости спеклов в.результирующей спекл-картине лопатки, наблюдаемое на диффузоре, разбивается на области, где мерцание. исчезает. - пучности формы колебания лопатки и области, где мерцание остается - узлы формы колебания лопатки,Узловые области с флуктуирующей яркостью спеклов легко выделяются глазом, что позволяет довольно просто определять форму колебания, соответствующую данной резонансной частоте.Формула изобретения Способ исследования форм колебанийобъекта в реальном времени, заключающийся в том, что освещают объект когерентным излучением, формируют изображение объ екта, в плоскость изображения направляютпараллельно излучению от объекта опорную волну когерентного излучения и визуально наблюдают в плоскости изображения результирующую спекл-картину, по распреде лению интенсивности в которойопределяют форму колебания объекта, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, опорный пучок формируют путем отражения когерент ного излучения от колеблющегося погармоническому закону зеркала, частота Й и амплитуда А колебаний которого удовлетворяет соотношениям 6 Гц Мф Й12 Гц,где со - частота колебаний объекта;4 л, а25 Мф = -- А сов - глубина модуляциил 2фазы опорной волны;А в длина волны излучения;а - угол между падающим на зеркало иотраженным лучом опорного пучка.30