Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии

Предложенное решение проблемы измерения малых энергий может быть проведено путем создания нового измерительного устройства на основе уникальных свойств спекл-голографии с современными разработками в области видео- и компьютерной техники. Разработанный лазерный компьютерный спекл-голографический инте...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Гончаров, А.В., Лонин, Ю.Ф., Кудрявцев, В.И., Поддубко, Н.С., Толстолуцкий, А.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2010
Schlagworte:	Приложения и технологии
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17361
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии / А.В. Гончаров, Ю.Ф. Лонин, В.И. Кудрявцев, Н.С. Поддубко, А.Г. Толстолуцкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 340-344. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-17361
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-173612025-02-23T20:11:16Z Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии Можливості лазерного комп'ютерного спекл-голографічного інтерферометра для дослідження концентрованих потоків енергії The possibilities lazer and computer spekle-holografic of the interferometer for study concentrated flow to energy Гончаров, А.В. Лонин, Ю.Ф. Кудрявцев, В.И. Поддубко, Н.С. Толстолуцкий, А.Г. Приложения и технологии Предложенное решение проблемы измерения малых энергий может быть проведено путем создания нового измерительного устройства на основе уникальных свойств спекл-голографии с современными разработками в области видео- и компьютерной техники. Разработанный лазерный компьютерный спекл-голографический интерферометр (ЛКСГИ) является прибором экспресс-анализа перемещений на уровне нанометров, а с ним и энергий на уровне миллиджоулей с пространственно-временным разрешением. Запропоноване вирішення проблеми вимірювання малих енергій може бути проведено шляхом створення нового вимірювального пристрою на основі унікальних властивостей спекл-голографії з сучасними розробками в області відео- і комп'ютерної техніки. Розроблений лазерний комп'ютерний спекл-голографічний інтерферометр (ЛКСГІ) є приладом експрес-аналізу переміщень на рівні нанометрів, а з ним і енергій на рівні міліджоулів з просторово-часовим розподіленням. Proposed solution to the problem of measuring small energies can be carried out by creating a new measuring device based on the unique properties of speckle holography with modern developments in the field of video and computer equipment. The developed laser speckle computer holographic interferometer (LKSGI) is a rapid analysis instrument movements at the nanometer scale, and with it the energy level mJ with the spatial and temporal resolution. 2010 Article Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии / А.В. Гончаров, Ю.Ф. Лонин, В.И. Кудрявцев, Н.С. Поддубко, А.Г. Толстолуцкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 340-344. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17361 533.9 ru application/pdf Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Приложения и технологии Приложения и технологии
spellingShingle	Приложения и технологии Приложения и технологии Гончаров, А.В. Лонин, Ю.Ф. Кудрявцев, В.И. Поддубко, Н.С. Толстолуцкий, А.Г. Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии
description	Предложенное решение проблемы измерения малых энергий может быть проведено путем создания нового измерительного устройства на основе уникальных свойств спекл-голографии с современными разработками в области видео- и компьютерной техники. Разработанный лазерный компьютерный спекл-голографический интерферометр (ЛКСГИ) является прибором экспресс-анализа перемещений на уровне нанометров, а с ним и энергий на уровне миллиджоулей с пространственно-временным разрешением.
format	Article
author	Гончаров, А.В. Лонин, Ю.Ф. Кудрявцев, В.И. Поддубко, Н.С. Толстолуцкий, А.Г.
author_facet	Гончаров, А.В. Лонин, Ю.Ф. Кудрявцев, В.И. Поддубко, Н.С. Толстолуцкий, А.Г.
author_sort	Гончаров, А.В.
title	Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии
title_short	Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии
title_full	Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии
title_fullStr	Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии
title_full_unstemmed	Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии
title_sort	возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Приложения и технологии
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17361
citation_txt	Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии / А.В. Гончаров, Ю.Ф. Лонин, В.И. Кудрявцев, Н.С. Поддубко, А.Г. Толстолуцкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 340-344. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT gončarovav vozmožnostilazernogokompʹûternogospeklgolografičeskogointerferometradlâissledovaniâkoncentrirovannyhpotokovénergii AT loninûf vozmožnostilazernogokompʹûternogospeklgolografičeskogointerferometradlâissledovaniâkoncentrirovannyhpotokovénergii AT kudrâvcevvi vozmožnostilazernogokompʹûternogospeklgolografičeskogointerferometradlâissledovaniâkoncentrirovannyhpotokovénergii AT poddubkons vozmožnostilazernogokompʹûternogospeklgolografičeskogointerferometradlâissledovaniâkoncentrirovannyhpotokovénergii AT tolstoluckijag vozmožnostilazernogokompʹûternogospeklgolografičeskogointerferometradlâissledovaniâkoncentrirovannyhpotokovénergii AT gončarovav možlivostílazernogokompûternogospeklgolografíčnogoínterferometradlâdoslídžennâkoncentrovanihpotokívenergíí AT loninûf možlivostílazernogokompûternogospeklgolografíčnogoínterferometradlâdoslídžennâkoncentrovanihpotokívenergíí AT kudrâvcevvi možlivostílazernogokompûternogospeklgolografíčnogoínterferometradlâdoslídžennâkoncentrovanihpotokívenergíí AT poddubkons možlivostílazernogokompûternogospeklgolografíčnogoínterferometradlâdoslídžennâkoncentrovanihpotokívenergíí AT tolstoluckijag možlivostílazernogokompûternogospeklgolografíčnogoínterferometradlâdoslídžennâkoncentrovanihpotokívenergíí AT gončarovav thepossibilitieslazerandcomputerspekleholograficoftheinterferometerforstudyconcentratedflowtoenergy AT loninûf thepossibilitieslazerandcomputerspekleholograficoftheinterferometerforstudyconcentratedflowtoenergy AT kudrâvcevvi thepossibilitieslazerandcomputerspekleholograficoftheinterferometerforstudyconcentratedflowtoenergy AT poddubkons thepossibilitieslazerandcomputerspekleholograficoftheinterferometerforstudyconcentratedflowtoenergy AT tolstoluckijag thepossibilitieslazerandcomputerspekleholograficoftheinterferometerforstudyconcentratedflowtoenergy
first_indexed	2025-11-25T00:07:36Z
last_indexed	2025-11-25T00:07:36Z
_version_	1849718741473951744
fulltext	340 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2010. № 4. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (7), с. 340-344. УДК 533.9 ВОЗМОЖНОСТИ ЛАЗЕРНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО СПЕКЛ-ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ А.В. Гончаров, Ю.Ф. Лонин, В.И. Кудрявцев, Н.С. Поддубко, А.Г. Толстолуцкий Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», Харьков, Украина E-mail: tolstolutskiy@ kipt.kharkov.ua Предложенное решение проблемы измерения малых энергий может быть проведено путем создания но- вого измерительного устройства на основе уникальных свойств спекл-голографии с современными разра- ботками в области видео- и компьютерной техники. Разработанный лазерный компьютерный спекл- голографический интерферометр (ЛКСГИ) является прибором экспресс-анализа перемещений на уровне нанометров, а с ним и энергий на уровне миллиджоулей с пространственно-временным разрешением. 1. ВВЕДЕНИЕ Существует много методов диагностики на осно- ве интерферометрии и голографии [1]. Однако, они сложны как в процессе регистрации, так и в процес- се обработки и получения полезной информации. Лазерный компьютерный спекл-голографический интерферометр (ЛКСГИ) в отличие от наиболее про- грессивной голографической интерферометрии отно- сится, прежде всего, к экспресс-методам контроля качества и является уникальным измерителем малых смещений и напряжений на уровне порядка наномет- ров в течение неограниченного времени при покад- ровой регистрации. Система измерений позволяет решать ряд задач: – о местах приложения и величинах нагрузок, действующих на упругое тело; – о напряжениях в тонких пленках и связях их механических характеристик с напряжениями; – о распределенных и локальных неоднородно- стях структуры тела при импульсном нагреве образ- ца лазерным излучением, пучком заряженных час- тиц, СВЧ-энергией и т.п.; – о микротрещинах и внутренних расслоениях, об отслоениях покрытий и деформационных пред- посылках их возникновения и т.д. Измерение концентрированных потоков энер- гии (КПЭ) малых величин, которые импульсно из- лучаются сверхширокополосными высоко- частотными генераторами, является актуальной за- дачей, так как нет эффективных приемников регист- рации с пространственно-временным разрешением. Прибор ЛКСГИ пригоден для решения подобных задач. Описанию ЛКСГИ для исследования энергии СВЧ-излучения посвящено данное сообщение. Развитие лазерной техники привело к созданию целого ряда методов диагностики материалов. Это интерферометрия, голография, голографическая интерферометрия для определения различных де- формаций, смещений, изгибов, изменений формы поверхности под влиянием, например, внешнего импульсного источника нагрева и т.п. Существен- ным продвижением в вышеперечисленных измере- ниях стали методы спекл-голографии, которые по- зволили исключить влияния внешних вибраций и смещений на качество регистрации. Однако методы регистрации оставались рутинными по причине фо- тографической обработки данных. 2. ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ Интерференция наблюдается при сложении двух волн, когда при условии их когерентности, т.е. по- стоянной разности фаз этих волн, возникает харак- терное пространственное распределение интенсив- ности света - интерференционная картина. С созда- нием лазера стала развиваться оптическая гологра- фия – способ записи и восстановления световых волн, рассеянных объектом и несущих информацию о его форме, т.е. трехмерного образа объекта. С развитием голографии возникла голографиче- ская интерферометрия, выполняемая гораздо проще, чем обычная интерферометрия, с меньшими затра- тами и ограничениями. Ее сущность такова: если совместить две голограммы объекта, записанные в различное время при разных состояниях поверхно- сти объекта, то при освещении этой фотопластинки лазерным лучом возникает результирующая интер- ферограмма, отражающая разницу геометрических состояний объекта. Линии интерферограммы пока- зывают как перемещения объекта в целом, так и локальную деформацию по его поверхности. Общие и локальные перемещения обычно хорошо разделя- ются. Голография позволила исследовать объекты с любым рельефом. Голографический метод оказался удобным, надежным, быстрым и эффективным в работе. Один из главных недостатков методов голо- графической интерферометрии связан с необходи- мостью записи интерференционной структуры на высокоразрешающие фотоэмульсионные среды. Сам процесс записи и обработки голограмм довольно сложен и трудоемок: низкая чувствительность фо- томатериалов требует экспозиций порядка секунд, мокрая обработка фотопластинок или обслуживание оборудования термопластической записи и визуаль- ное считывание интерферограмм нуждается в спе- циальных навыках операторов. В качестве примера, на Рис.1 дана схема голо- графического интерферометра для определения рас- пределения плотности энергии лазерного излучения высокой энергии в его поперечном сечении, которая была применена в экспериментах ННЦ ХФТИ [2]. Лазерный пучок высокой энергии (1) проходит че- рез лавсановую пленку (2) и попадает на поглоти- тель (4). Перпендикулярно проходит рабочий пучок (3) диагностического лазера и попадает на фотопла- стинку (5). Опорный лазерный пучок (6) попадает на ту же фотопластинку (5) под некоторым углом к рабочему пучку (3). Рис.1. Схема голографического интерферометра для определения распределения плотности энергии пучка лазерного излучения в его поперечном сечении: 1 – лазерный пучок с высокой энергией в импульсе; 2 – лавсановая пленка с механизмом перемотки; 3 – рабочий пучок диагностического лазера; 4 – поглотитель лазерного излучения; 5 – фотопластинка – регистратор голограмм; 6 – опорный пучок диагностического лазера Регистрация интерферограмм проводилась мето- дом двух экспозиций. Первая экспозиция проводи- лась без включения лазера. На фотопластинку попа- дали лучи (рабочий и опорный, импульсного диаг- ностического лазера с длительностью импульса 20 нс, и регистрировалась голограмма поверхности прозрачной лавсановой пленки. Для упрощения схемы измерений схема формирования рабочего и опорного лучей опущена. Вторая экспозиция прово- дилась с включенными лазером длительностью им- пульса 1 мс и диагностическим лазером одновремен- но. В этом случае на фотопластинке регистрирова- лась голограмма плазмы, которая образовывалась при сжигании лавсановой пленки лазером с высокой энергией излучения. Плазма является фазовым объ- ектом, поэтому суперпозиция первой и второй экспо- зиций приводит к образованию интерференции на фотопластинке, которая отражает изменения фазы по полю наблюдения. Результаты эксперимента показаны на Рис.2 в виде интерферограмм, полученных во время прохо- ждения диагностируемого лазерного пучка через плазму в месте расположения пленки. На этом рисунке видно, как формируется плаз- менное облако, которое образовалось из сгоревшей лавсановой пленки. Сначала интерференция образу- ется локально по полю наблюдения в виде отдель- ных темных точек (а). Затем плотность плазмы рас- тет, и в отдельных местах наблюдается ряд интер- ференционных полос (б). Рис.2. Интерферограммы, полученные по схеме измерений на Рис.1 при различных временах задержки времени запуска диагностического лазера относительно старта излучения лазера с высокой энергией: а – 0,3 мс; б – 0,4 мс; в – 0,6 мс Далее плазма разогревается в местах большей концентрации энергии лазерного потока и видны островки уплотнений, которые локализуются в виде замкнутых кольцевых полос интерференции. По кольцевым интерференционным полосам можно оп- ределить среднюю плотность образующейся плазмы, которая составляет величину порядка 1018 см-3. 3. СПЕКЛ-ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ При исследовании прозрачных фазовых объек- тов, как было показано в предыдущем разделе, спекл-структура не образуется, и проблем с регист- рацией голографических интерферограмм не возни- кает. Голографическая регистрация объектов иссле- дования с шероховатой поверхностью сопровожда- ется спекл-структурой, которая возникает при взаи- модействии когерентных лучей, отраженных от по- верхности исследуемого объекта. На шероховато- стях лазерные лучи отражаются хаотически в про- странстве над поверхностью и, встречаясь, взаимо- действуют, создавая локальную точечную интерфе- ренционную картину у поверхности. При гологра- фировании поверхности спекл-структура является шумом, ухудшающим изображение, но в спекл- интерферометрии это носитель информации, так как спекл-структура зависит от формы поверхности и хорошо отражает ее изменения. Для разделения спекл-структуры от голографического изображения достаточно провести регистрацию голограммы ме- тодом сфокусированного изображения объекта на регистраторе [3]. Запись и сопоставление двух спекл-структур выявляют изменения в положении или геометрии тела в виде такой же системы линий, как и в голографии, т.е. интерферограммы, причем, с той же чувствительностью. Спекл-картины обычно формируются при отра- жении когерентного света от случайно рассеиваю- щей среды. В результате интерференции световых лучей, пришедших от случайно распределенных рассеивателей, на экране создается случайная струк- тура распределения интенсивности света в виде яр- ких и темных пятен – спекл-картина. Если в среде происходит изменение движения рассеивателей или изменение их физико-химического состояния, то эти изменения обязательно найдут отражение и на спекл-картине. Статистический анализ изменяю- щихся спекл-картин позволяет выявлять важные характеристики физико-химических процессов, про- текающих в исследуемых объектах. 341 В качестве оптического динамического метода может быть выбран метод спекл-интерферометрии. Он позволяет наблюдать за изменением структуры поверхности в отраженном свете или структуры рас- сеивателей в объеме в прошедшем рассеянном свете. Обычно спекл-структура имеет вид хаотически расположенных мелкоструктурных темных и свет- лых пятен размером порядка микрометра, которые видны при сильном увеличении (Рис.3). Рис.3. Спекл-картина в поле дифракции лазерного пучка на шероховатой поверхности В спекл-структуре темных полей всегда больше, чем светлых. Поэтому увеличение размеров спеклов приводит к уменьшению полезной площади, даю- щей информацию об объекте. Это надо иметь в виду при измерениях. При получении спекл-голограммы (спекл- фотографии) фиксируемая на ней спекл-структура обусловлена микроструктурой поверхности объекта и зависит от апертуры фокусирующей системы. Спекл- структура, фиксируемая на всех видах голограмм и присутствующая на восстановленных голографиче- ских изображениях, обусловлена микроструктурой поверхности объекта и однозначно с ней связана в том смысле, что смещению поверхности между дву- мя экспозициями соответствует смещение спекл- структуры на голограмме, спекл-голограмме и вос- станавливаемом голографическом изображении. Этот вывод позволил рассмотреть существующие методы расшифровки голограмм двойной экспозиции с еди- ных позиций спекл-интерферометрического подхода [4], согласно которому образование голографических интерферограмм, формирующих идентичные (соот- ветствующие) спекл-пятна, обусловлено интерфе- ренцией излучения. 4. ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКЛ-ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ Современная видео- и вычислительная техника помогла решить некоторые задачи получения, хра- нения, считывания и обработки голографических интерферограмм, но она же представила и другую возможность. Как появление лазера изменило поло- жение в экспериментальной оптике, так и компакт- ная компьютерная техника вызвала второе большое изменение: фотографический детектор был заменен цифровой видеосистемой с регистрацией в ЭВМ оцифрованной видеоинформации о разных, практи- чески неограниченных по количеству экспозициях процесса измерения перемещений и дальнейшей обработкой этой информации. Этот компьютерный метод, называемый элек- тронной спекл-интерферометрией, во многом сов- падает с голографической интерферометрией: ис- пользование лазера, близкие оптические схемы и по существу те же результаты измерений в виде интер- ферограмм. Разница состоит в том, что голография фиксирует полную информацию о геометрии тела, в том числе и объем, а спекл-интерферометрия ис- пользует электронную фотографию особо тонкой, «зернистой» структуры света, отраженного диффуз- ным объектом при лазерном освещении, – поле спеклов. Детектор – фотопластинка, видеокамера фиксирует спекл в виде зернистой структуры на изображении. Запись и сопоставление двух спекл-структур, легко проводимые на ЭВМ в цифровой форме, вы- являют изменения в положении или геометрии тела в виде такой же системы линий, как и в голографии, т.е. интерферограммы, причем с той же чувстви- тельностью. Уменьшение информативности спекл- интерферограммы по сравнению с голографической за счет замены объемной картины на плоскую в рас- сматриваемом случае несущественно, а методически неоднородный процесс голографической интерфе- рометрии заменяется единым, технологически свя- занным циклом с более широкими возможностями автоматизации. Важной особенностью электронной спекл- интерферометрии является то, что можно записать практически неограниченное количество экспози- ций и затем брать их произвольные комбинации. Каждое сочетание будет отражать сдвиг объекта между экспозициями. Можно сравнивать кадры не только статического состояния, но также кадры, сделанные во время движения объекта; необходимо только подобрать время экспозиции и время между экспозициями. Соответственно последовательность сочетаний экспозиций покажет движение объекта с субмикронной точностью. Метод электронной спекл-интерферометрии по- зволяет применять цифровые камеры для регистра- ции декорреляции спекл-структур сравниваемых состояний зоны контакта и элементарно просто вы- полнять вычитание изображений и осуществлять образование корреляционных интерференционных полос непосредственно в компьютере, исключив тем самым стадию ввода интерференционных полос и упростив их обработку [5]. С использованием электронной спекл- интерферометрии была создана система нового по- коления для измерения напряжений в упругих телах и конструкциях, в которой объединены идеи и мето- ды голографической интерферометрии, разработан- ные ранее для анализа смещений, с преимуществами современной компьютерной техники. Кроме иссле- дования напряжений эта система позволяет решать и другие задачи: о местах приложения и величинах нагрузок, действующих на упругое тело, о напряже- ниях в тонких пленках и связях их механических характеристик с напряжениями, о распределенных и локальных неоднородностях структуры тела, о мик- ротрещинах и внутренних расслоениях, об отслое- ниях покрытий и деформационных предпосылках их возникновения и т.д. Измерения проводятся практи- чески в режиме реального времени. 342 5. ОПИСАНИЕ ЛАЗЕРНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО СПЕКЛ-ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА На основании проведенного поиска возможно- стей спекл-голографии и современной цифровой регистрации объектов вместе с развитием компью- терной техники можно создать диагностическую систему регистрации изменений в состоянии или положении исследуемых объектов нового поколения с уникальными возможностями. Оптическая схема измерений в данном случае мо- жет быть выглядеть следующим образом (Рис.4). В ее состав входят блок спекл-голографического интерфе- рометра и компьютер с блоком согласования работы с видеокамерой. 343 Рис.4. Оптическая схема ЛКСГИ без компьютерного блока Блок интерферометра располагается на опорно- юстировочной конструкции в жестком корпусе для устранения внешних вибраций и смещений в про- цессе работы. В корпусе монтируется диагностиче- ский лазер, цифровая видеокамера и элементы опти- ческой схемы: линзы LO для формирования изобра- жения объекта исследования в видеокамере и LR для создания голограммы объекта на светочувствитель- ном элементе видеокамеры, призма-куб для совме- щения рабочего и опорного лучей лазера по одной оси с видеокамерой. В качестве диагностического лазера может служить полупроводниковый лазер с длиной волны 640 нм и мощностью излучения 10 мВт. Цифровая видеокамера должна иметь высо- кие показатели по чувствительности (0,1 люкс) и разрешения по полю регистрации (600 телевизион- ных линий на миллиметр). Компьютерный блок состоит из ПЭВМ, имею- щей видеовход для подключения цифровой видео- камеры. При отсутствии видеовхода в качестве ана- лого-цифрового преобразователя может быть ис- пользовано внешнее устройство типа Cap View, подсоединяемое к ЭВМ через USB-порт. Объект исследования может быть различным. Для исследования КПЭ низких энергий целесооб- разно использовать приемник, который описан в работе [6]. Измерительная система работает по методу двух экспозиций. Сначала с помощью видеокамеры про- изводится регистрация поверхности объекта иссле- дования – приемника без воздействия на нее КПЭ, т.е. тепловой энергии. Вторая экспозиция осуществ- ляется тогда, когда на приемник импульсно оказы- вает влияние тепловое излучение КПЭ. Под воздей- ствием тепла поверхность в месте падения пучка КПЭ нагревается и деформируется. Эту деформа- цию регистрирует описанная измерительная система в виде интерференционной картины, которая обра- зовалась путем наложения на чувствительный слой видеокамеры двух голограмм – от первой и второй экспозиций. Если подобное наложение двух спекл- голограмм не предусмотрено в цифровой видеокаме- ре, то это действие должно быть предусмотрено в блоке согласования работы с компьютером или от- дельной программой для компьютера. Со временем тепловое пятно будет расширяться по поверхности приемника, и каждое положение пятна будет фикси- роваться видеокамерой вместе с компьютерным уст- ройством. Таким образом, можно зафиксировать воз- действие КПЭ во времени с момента его возникнове- ния до полного затухания, т.е. когда тепло выровня- ется по величине по всей поверхности приемника. ВЫВОДЫ Разработана компактная переносная малогаба- ритная измерительная система для широкого диапа- зона исследований, в том числе и для исследования КПЭ. Создана система нового поколения, в которой объединены идеи и методы спекл-голографической интерферометрии с преимуществами современной компьютерной техники и которая проводит измере- ния практически в режиме реального времени. Система измерений может записать неограничен- ное количество экспозиций, затем брать их произ- вольные комбинации, получая интерферограммы, и, таким образом, изучать перемещения (смещения) объекта исследования вплоть до нанометров. При этом автоматически решается проблема определения знака перемещения и существенно облегчается расчет пол- ной картины разности фаз в плоскости объекта. ЛИТЕРАТУРА 1. Чарльз Вест. Голографическая интерферомет- рия / Пер. с англ. М.: «Мир», 1982, с.504. 2. А. с. №1623453. Способ регистрации распреде- ления плотности энергии в сечении наносекунд- ных и субмикросекундных пучков частиц / С.В. Корчажкин, Л.О. Краснова, В.В. Оболоник, А.Г. Толстолуцкий. 1990. 3. И.С. Клименко. Голография сфокусированных изображений и спекл-интерферометрия. М.: «Наука», 1985, с.224. 4. А.В. Осинцев, В.П. Щепинов. Совместное при- менение методов голографической интерферо- метрии и спекл-фотографии для измерения кон- тактных давлений // Заводская лаборатория. 2001, т.67, в.6, с.42-44. 5. Р. Джоунс, К. Уайкс. Голографическая и спекл- интерферометрия. М.: «Мир», 1986, с.327. 6. А.В. Гончаров, Ю.Ф. Лонин, Н.С. Поддубко, А.Г. Толстолуцкий. Определение распределения плотности энергии в поперечном сечении кон- центрированного потока энергии // ВАНТ. Серия «Плазменная электроника и новые методы уско- рения». 2008, №4, с.14-17. Статья поступила в редакцию 01.06.2010 г. 344 THE POSSIBILITIES LAZER AND COMPUTER SPEKLE-HOLOGRAFIC OF THE INTERFEROMETER FOR STUDY CONCENTRATED FLOW TO ENERGY A.V. Goncharov, Yu.F. Lonin, V.I. Kudryavcev, N.S. Poddubko, A.G. Tolstolutskiy Proposed solution to the problem of measuring small energies can be carried out by creating a new measuring device based on the unique properties of speckle holography with modern developments in the field of video and computer equipment. The developed laser speckle computer holographic interferometer (LKSGI) is a rapid analysis instrument movements at the nanometer scale, and with it the energy level mJ with the spatial and temporal resolu- tion. МОЖЛИВОСТІ ЛАЗЕРНОГО КОМП'ЮТЕРНОГО СПЕКЛ-ГОЛОГРАФІЧНОГО ІНТЕРФЕРОМЕТРА ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ КОНЦЕНТРОВАНИХ ПОТОКІВ ЕНЕРГІЇ О.В. Гончаров, Ю.Ф. Лонін, В.І. Кудрявцев, М.С. Піддубко, О.Г. Толстолуцький Запропоноване вирішення проблеми вимірювання малих енергій може бути проведено шляхом створен- ня нового вимірювального пристрою на основі унікальних властивостей спекл-голографії з сучасними роз- робками в області відео- і комп'ютерної техніки. Розроблений лазерний комп'ютерний спекл-голографічний інтерферометр (ЛКСГІ) є приладом експрес-аналізу переміщень на рівні нанометрів, а з ним і енергій на рівні міліджоулів з просторово-часовим розподіленням.

Возможности лазерного компьютерного спекл-голографического интерферометра для исследования концентрированных потоков энергии

Institution

Ähnliche Einträge