剪切电视全息丈量技能是一种先进的丈量技能,可用于微变形丈量[1]、无损检测[2,3]、应力应变剖析[4]等范畴,具有全场、非触摸、精度高级长处, 在科研、工业生产、国防建设等方面具有广泛的使用远景.剪切电视全息干与术具有参物光共光路及本身作参考场的特色,因而结构简略,对光源的相干性要求低,抗干扰能力强,不需采纳特别的隔振办法, 十分适用于现场丈量.剪切电视全息的一个广泛的使用范畴是工业无损检测,如轮胎、容器、蜂窝粘接结构航空复合材料等.因为受器材的约束(如激光器功率、摄像机及图画板的分辨率等),剪切电视全息技能的一次丈量规模比较小,而在实践用中,丈量目标面积一般都比较大,因而无法将被测物体一次丈量完结;别的,因为剪切激光电视全息技能对被测物体外表位移梯度灵敏,因而有必要选用恰当的加载方法使被测物体的内部缺点表现出来.一般选用真空加载方法.如前所述,在实践使用中,丈量目标面积都比较大,需求制作大的真空室,关于蜂窝粘接结构航空复合材料,面积一般在几m2到数十m2,制作这么大的真空室不管从资金、技能仍是实用性上都是不现实的.针对这一问题,本文介绍一种便携式真空加载剪切电视全息无损检测体系,可由人拿着对大面积蜂窝结构航空复合材料分块抽真空加载和检测,然后有效地克服了上述困难.
1 剪切电视全息原理
Michelson型剪切电视全息干与丈量体系如图1所示,2个平面反射镜M1、M2被放置成互成90°±δ角,被测物体经半透半反棱镜成2个像到2个
平面全反射镜M1、M2上,因而2个平面反射镜在CCD摄像机靶面大将构成2个相互错位的像,物体就任一点A(x, y)与点B(x+δx, y)成像到CCD靶面上的同一点,在靶面上光强能够表明为
式中:Ψ=θ(x+δx, y)-θ(x, y),表明A、B两点在x方向剪切的相位差.当物体变形后,A与B都产生位移,引起剪切波前相位差改变,改变量用Δ表明,这时光强为
变形前的图画存在图画板中,与变形后的图画相减并取绝对值,这时图画光强为
实践情况是Δ改变比Ψ改变慢得多,由(3)式可看到它有2个相互调制的函数项,第1项频率高,表明散斑,第2项改变频率低,表明散斑条纹.
时,将呈现亮条纹,而且该亮条纹带有散斑驳.
由文献[4]可知,若照明光挨近笔直入射,则x方向剪切时 w/ x≈(kλ/2δx)
式中 δx为x方向的剪切量.
y方向剪切时 w/ y≈(kλ/2δy)
式中 δy为y方向的剪切量.
2 剪切电视全息丈量体系介绍
剪切电视丈量体系原理结构示意图如图2所示,半导体泵浦的YAG倍频激光器宣布功率为60mW、波长为532 nm的激光,经扩束镜扩束照明被测物体,被测物体经半透半反棱镜成2个像到2个平面全反射镜M1、M2上,被M1、M2反射后经半透半反棱镜抵达CCD摄像机靶面.2个平面反射镜M1、M2安装成互成90°±δ角,因而2个平面反射镜反射的2个像在CCD靶面大将构成2个相互错位的像,并构成干与散斑场.该干与散斑场由CCD摄像机转换为视频图画信号,视频信号由图画板数字量化并由计算机进行处理,得到物体变形位移梯度的信息.在本体系顶用CCD摄像机替代全息干板,省去了冲刷干板的费事,使丈量完成了自动化.但摄像机分辨率比全息干板低,因而要根据丈量要求挑选恰当分辨率的摄像机.一般选用512×512×8 bits的图画板,摄像机的分辨率应大于512线;在高丈量要求的场合可选用1 024×1 024×8 bits的图画板,摄像机也应挑选大于1 024线的高分辨率摄像机,这时体系本钱也将添加.
