Голографический способ определения деформированного состояния вращающихся объектов и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 505 ЗОБРЕТЕТЕЛЬСТВУ У СВИ ТО СТОЯНИЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЬЕКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области диагностики технического состояния вращающихся деталей, Цель иэобретения - повышение точности, Повышение точности , достигается за счет сйнхрониэациимомен тов генерации импулъсовггодсвета сзаданнйм угловым положением объекта и фазой процесса в объекте, 2 с, п. ф-лы, 2 ил, изициями не приводило к возникновениютерференционных полос,2. Вращающийся объект регистрируется на неподвижную голограмму в произвольном угловом пбложейии одним импульсом модулированной добротности, Затем неподвижный объект совмещают с помощью специальнйх" прйспособлений с угловым положениемв моментпервой регистрации и произйодитсд вторичная регистрация уже неподвижного объекта.3. Вращающийся объект регистрируется на неподвижную голограмму через деротатор изображеййя. Лазерные импульсы при этом синхронизйруются только с фазами вибрационных колебаний.Ниодин из этих способов не позволяет произвести интерферометрйческое сравнение при двух различных, ненулевых скоростях вращения. Такая регистрация может быть осуществлена при закреплейии голограммы на вращающемся объекте, что ограничивает размер регистрируемой области и скорости вращения йз=за малой прочности ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И 1(71) Калининградский государственный университет(54) ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМИРОВАННОГО СОИзобретение относится к области диагностики технического состояния вращающихся деталей машин и механизмов,Целью изобретения является бесконтактное диагностическое определение деформированного состояния вращающйхся деталей, Неголографические методы определения перемещенйй и деформаций одновременно по всей, поверхности вращающегося объекта в настоящее время отсутствуют.Существующие голографические методы решенияуказанной задачи можно классифицировать следующим образом; .1. Вращающийся объект регистрируется на неподвижную голограмму двумя импульсами модулированной добротности за один цйкл накачки импульсного лазера, При этом моменты излучения импульсного лазера не синхрониэируются с определенным угловым положением объекта, а междуимпульсный интервал и оптическая схема выбираются такими, чтобы вращательное перемещение объекта за время между экс 1753268 Афотопластинок и их собственной деформации при вращении,Наиболее близким к предлагаемому является голографический способ, заключающийся в том, что обьект, вращающийся с постоянной скоростью, регистрируют дважды с помощыю импульсноголазера от разных циклов накачки, При этом импульсы запуска накачки синхройизируются с определенным угловым положением, а лазерные импульсы формируются по истечении определенного, строго фиксированного, времени задержки.Способ реализуется с помощью установки, содержащей объект, вращающийся в вакуумированной камере, импульсный лазер с модулятором добротности и голографический интерферометр, оптически связанные с импульсным лазером и интерферометром систему юстировкии непрерывный лазер, последовательно включенные формирователь синхроимпульсов,устройство блокировки импульсов поджига, блок накачки, выход которого подключен к лампе накачки, а также формирователь управляющего импульса для модулятора добротности, выход которого подключен к модулятору добротности.При.этом возможность голографического сравнения за счет совмещения на фото- пластике двух иэображений объекта с точностью до размеров спекл-структуры ре-. ализуется лишь при строго одинаковой скорости вращения обьекта во время обеих экспозиций, что достигается помещением объекта в вакуумированную камеру,Однако, если скорости вращения за время экспозиций различаются, указанные способ и устройство не обеспечивают возможности интерферометрического сравнения, т.к, при этом импульСы излучения лазера при первой и второй экспозициях будут соответствовать различным угловым положением объекта, что приводит к нарушению взаимной корреляции между двумя зарегистрированными на голограмме изображениями.ЦельЮ изобретения является повышение точности итерферометрического сравнения двух состояний вращающегося объекта,Поставленная цель достигается тем, что в голографическом способе объект освещают двумя импульсами когерентного излучения, полученными при различных циклах накачки импульсного лазера, и производят голографическую регистрацию рассеяного объектом излучения, причем с целью повышения,очности моменты генерации импульсов синхронизируют с определенным5 10 20 угловым положением объекта и фазой процесса в объекте, а моменты начала циклов накачки синхронизируют с различными угловыми положениями объекта, выбранными таким образом, чтобы интервалы между началами соответствующих циклов накачки и импульсами когерентного излучения лежали в диапазоне значений, определяемом процессами накачки в лазере,На фиг, 1 показана блок-схема голографической установки, реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, иллюстрирующие принцип работы предлагаемого устройства.Голографическая установка включаетоптически связанные импульсный лазер 1 с модулятором 2 добротности и голографический интерферометр 3, лазер 4 непрерывного излучения, формирователь 5 синхроимпульсов (ФСИ), последовательносоединенные блок 6 блокировки импульсов запуска закачки (БИЗН) и блок 7 накачки (БН). вход которого подключен к входу на-. качки импульсного лазера, и блок 8 управле 25 ния (БУ), выход которого подключен квходумодулятора 2 добротности, а также последовательно включенные генератор 9 пилообразного напряжения (ГПН), вход которогоподключен к выходу ФСИ 5, и компаратор30 (К) 10, выход которого подключен к входуБИЗН 6, последовательно соединенныеблок 11 блокировки импульсов модуляциидобротности (БИМД), первый вход которогоподключен к выходу ФСИ 5, а выход под 35 ключен к входумодулятора 2 добротности,и пусковой блок 12, блок БИЗН 6 выполненс входом пуска, подключенным к выходублока 12, второй вход которого подключен квыходу блока БИЗН 6. и входом сигнала40 процесса, а ФСИ 5 выполнен с оптическимвходом, оптически связанным с лазером 4непрерывного излучения, и лепестком 13,предназначенным для установки на объектеи перекрывания оптического входа,45 Сопоставительный анализ признаковотличительной части формулы изобретенияи аналогов показал наличие. критерия "Существенные отличия", т,к, они не совпадаютили дают качественно различающиеся свой 50 ства.Благодаря новым операциям синхрони-зации моментов открытия модулятора добротности и моментов поджига лампынакачки обеспечивается возможность пол 55 учения на одной фотопластинке двух скоррелированных голографическихизображений объекта, соответствующих нетолько одинаковым, но и различным угловым скоростям вращения, При этом использование различных схем голографических испекл-интерферометров позволяет исследовать как поперечные колебания объектов, так и деформаци в плоскости вращения, обусловленные че, робежными силами. Кроме того, синхронизация импульсов излучения с однимтем же угловым полОжением объекта полностью исключает влияние вращательного движения на вид интерференционной картины, что повышает точность и достоверность измерений,Установка работает следующим образом/епесток 13, расположенный на периферии вращающегося объекта, при враще 5 10 15 нии периодически перекрывает луч лазера 4 непрерывного излучения, падающий на ФСИ 5. При этом ФСИ 5 формирует серию синхроимпульсов (один импульс за один оборот), Синхроимпульсы поступают на вхо 20 ды ГПН 9 и БИМД 11, По переднему фронту синхроимпульсов запускается развертка ГПН 9, и пйлообразное напряжение, период изменения которого равен периоду вращения объекта, поступает на вход К 10, который каждый раз при достижении порогового значения напряжения ГПН 9 Опор (фиг,2) формирует один импульс, поступающий на вход устройства БИЗН 6. При нажатии кнопки "Пуск" на блоке 12 на БИЗН 6 подается постоянное напряжение. кото 30 рое приводит БИЗН 6 в рабочее состояние.На блок БИЗН 6 подается сигнал процесса,например, вибраций, Регуляторами ъин иЪакс устанавливается некоторый интервал,щения с определенной фазой процесса, В результате на выход БИЗН 6 проходит только тот синхроимпульс с К 10, который попадает в заданный интервал уЪакс - Ъин 40 процесса, Этот импульс постуйает на БН 7 запуская лампу накачки лазера 1, а также поступают на БИМД 11, снимая блокировку в этом блоке, В результате в БИМД 11 пропускается один синхроимпульс с ФСИ 5,45 который поступает в БУ 8, где формируется и усиливается до рабочего напряжения модулятора 2 добротности. Этот же синхроимпульс с БИМД 11 поступает в блок 12, блокируя дальнейшую работу устройства до 50 следующего нажатия кнопки "Пуск".Имеющийся на регулировочном входе К 10 амплитудный детектор позволяет установить задержку между импульсами поджига и управления модулятора 2, Эта задержка 55 устанавливается таким образом, чтобы при обеих частотах вращения они попадали в оптимальный интервал, определяемый процессами в импульсном лазере 1 и составляющий 400 - 800 мкс, Регулятор "Наклон" позволяющий связать синхроимпульсы вра позволяет установить оптимальную амплитуду пилообразного напряжения на требуемой частоте вращения, При этом перед . проведением измерений с помощью регулятора "Наклон" (фиг. 1) устанавливается такая скорость нарастания пилообразного напряжения, чтобы его величина не достигала предельного выходйого напряжения ГПН 9 ни при одной из.исследуемых скоростей вращения объекта.Для получения интерферограмм вторично на тот же носитель записывается голограмма в другой фазе процесса, для чего между экспозициями изменяютсяЗначения рмин и рилакс. Точное определение фаз лазерных импульсов во время регистраций можно провести с помощью запоминающего осциллографа. Для того, чтобы максимально сократить фронт синхроимпульсов и повысить стабильность синхронизации, используется собирающая линза, расположенная таким образом, чтобы в ее фокальной плоскости находился лепесток 13.Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемые способ и устройство, благодаря новым операциям синхронизации моментов открытия модулятора добротности и запуска накачки, а также благодаря включению в установку новых элементов и новых связей между элементами, имеющимися в прототипе, обеспечивает воэможность бесконтактного интерферометрического сравнения двух состояний вращающегося объекта; устранение влияния вращательного движения на вид интерференционной картины.Формула изобретения 1, Голографический способ ойределе-. ния деформированного состояния вращающихся объектов, заключающийся в последовательном подсвете объекта двумя импульсами когерентного излучения, полученными при различных циклах накачки импульсного лазера, и голографической регистрации рассеянного объектом излучения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, моменты генерации импульсов синхронизируют с определенным угловым положением объекта и фазой процесса в объекте, а моменты начала циклов накачки синхронизируют с различными угловыми положениями объекта, выбранными таким образом, чтобыинтервалы между началами соответствующих циклов накачки и импульсами когерентного излучения лежали в диапазоне значений, определяемом процессами накачки в лазере.2. Голографическое устройство для определения деформированного состояния вращающихся объектов, содержащее оптически связанные импульсный лазер с модулятором добротности и голографический интерферометр, лазер непрерывного излучения, формирователь синхроимпульсов, последовательно соединенные блок блокировки импульсОв запуска накачки и блок накачки, вход которого подключен к входу накачки импульсного лазера, и блок управления, выход которого подключен к входу модулятора добротности, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными генератором пилообразного напряжения, вход которого подключен к выходу формирователя синхроимпульсов, и компаратором, выход которого подключей к входу блока блокировки импульсов запуска накачки, последовательно соединенными блоком блокировки импульсов модуляции добротности, первый вход которого подключен к выходу формирователя синхроимпульсов, а 5 выход подключен ко входу модулятора добротности, и пусковым блоком; блок блокировки импульсов запуска накачки выполнен с входом пуска, подключенным к выходу пускового блока, второй вход которого под ключен к выходу блока блокировкиимпульса запуска накачки; и входом сигнала процесса, а формирователь синхроимпульсов выполнен с оптическим входом, оптически связанным с лазером непрерывного 15 излучения и лепестком, предназначеннымдля установкй на объекте и перекрывания оптического входа.1753268 Югрфчесса Редактор С.Кулако Корректор Е,Папп льский комбинат , атент". г, Ужгород, ул.Гагарина ПроизводственноСоставитель Е.ГлузкоТехред М,Моргентал каз 2758 . Тираж ВНИИПИ Государственного комитета.по из 113035, Москва, Ж, РПодписноетениям и открытиял, при ГКНТ СССРкая наб., 4/5