Использование голографической интерферометрии при оценке качества конструкционной древесины | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №12 (146) март 2017 г.

Дата публикации: 24.03.2017

Статья просмотрена: 34 раза

Библиографическое описание:

Губенко Л. А., Борисова Н. А., Хандов М. Г. Использование голографической интерферометрии при оценке качества конструкционной древесины // Молодой ученый. — 2017. — №12. — С. 51-53. — URL https://moluch.ru/archive/146/40977/ (дата обращения: 23.09.2018).



Голографическая интерферометрия — один из наиболее важных и развитых разделов голографии. Уникальные возможности голографической интерферометрии нашли широкое практическое применение не только в научных исследованиях, но и на практике. В основе разнообразных методов голографической интерферометрии лежит принцип сравнения двух волновых фронтов, причем один из них или оба записывают и восстанавливают голографическим методом.

Волновая фотография (голография) позволяет воссоздать точную оптическую копию трёхмерного объекта. Копия может быть пространственно совмещена с оригиналом, и если между ними возникают небольшие геометрические отличия, вследствие деформации предмета, то на фоне поверхности объекта образуется интерференционная картина тёмных и светлых полос.

Идея такого метода высказана в нескольких работах (Александров Е. Б., 1967 г.; Кольер Р., 1973 г.; Губенко Л. А. 1981 г.)

Объект, голограмму которого нужно получить, освещают лазером. Рассеянная световая волна попадает на фотопластинку, на ту же пластинку попадает опорный пучок — часть света от того же лазера, отражённая от зеркала. Экспонированную таким образом фотопластинку после проявления и фиксирования называют голограммой. Выявление деформаций выполняется путём регистрации на одной фотопластинке рассеянного света от недеформированного и деформированного тела с последующим проявлением пластинки и получением на ней, таким образом, двух совмещённых голограмм. На голограммном изображении появляется картина интерференционных полос, связанных с деформационными перемещениями отдельных участков образца.

Имеется несколько вариантов метода голографической интерферометрии: метод двух экспозиций, метод реального времени, метод усреднения во времени и стробоголографический метод.

Наиболее распространен метод двух экспозиций. Сначала получают голограмму исследуемого предмета в первоначальном состоянии, т. е. не нагруженного, не нагретого и не деформированного. Затем предмет подвергают внешним воздействиям и на ту же фотопластинку записывают голограмму его измененного состояния. При восстановлении изображения с двукратно экспонированной голограммы наблюдается результат интерференции полей, существующих в разные моменты времени — во-первых, волнового поля, несущего информацию о первоначальном состоянии объекта, и, во-вторых, волнового поля, несущего информацию о его измененном состоянии. В результате на изображение объекта накладывается сеть интерференционных полос, по которым определяют изменения, происшедшие с объектом. Метод двух экспозиций применяют для изучения поверхностной деформации тел, контроля сварных швов, обнаружения трещин, и других дефектов.

C:\Users\Илья\Desktop\ыаыаыа.png

Рис. 1. Схема голографической установки: А — схема получения: 1 — лазер; 2 — разделитель пучка; 3 и 6 — линзовые системы; 4 и 5 — зеркала; 7 — объект; 8 — фотопластинка. Б — схема восстановления: 1 — лазер; 2 — линзовая система; 3 — зеркало; 4 — голограмма.

В методе двух экспозиций используется голографическая схема, подобная изображенной на рис. 1

Объектом исследования может быть образец, подвергаемый механическому воздействию с целью определения его отклика на это воздействие.

На одну фотопластинку регистрируются две голограммы объекта, находящегося в двух разных состояниях: ненагруженном и нагруженном. При освещении проявленной фотопластинки восстанавливающей волной, идентичной опорной волне, использовавшейся на стадии регистрации, наблюдатель, смотрящий через голограмму, увидит трехмерное мнимое изображение образца с наложенной на него картиной интерференционных полос. Наблюдатель заметит также, что полосы локализованы в пространстве, причем не обязательно на поверхности образца, и слегка смещаются, и изменяют свою форму при изменении направления наблюдения. Анализ наблюдаемой интерференционной картины позволяет выявить созданные нагрузкой деформации и установить опасные места.

Особый интерес данный метод представляет для оценки напряженно-деформированного состояния элементов, выполненных из древесины.

Древесина является неоднородным анизотропным материалом, содержащим пороки строения, основными сортообразующими из которых являются сучки. Определение механических характеристик древесины традиционными методами не всегда удобно и возможно. Объектом нашего эксперимента были деревянные элементы в виде пластинок размерами 60*60*15 мм и 50х50х15 мм, содержащие центральные пластевые сучки (рис.2).

C:\Users\Илья\Desktop\ччч.png

Рис. 2. Исследуемые образцы

Образцы подвергались осевому сжатию. Запись и восстановление голограмм производилась методом двойной экспозиции.

Голографическая интерферограмма образца с сучком изображена на рисунке 3.

На голограмме заметно, что интерференционные полосы значительно сгущаются в зоне сучка, что может свидетельствовать об изменении напряженно-деформированного состояния в деревянном элементе при наличии дефекта, в частности, сучка.

C:\Users\Maximus\Desktop\2012-01-27 Образец\образец 002.jpg

Рис. 3 Голографическая интерферограмма

Расшифровка интерферограмм производилась исходя из уравнения, предложенного в работе [1].

, (1)

где вектор перемещения точки поверхности образца при деформации;

порядки интерференционных полос, проходящих при наблюдении из указанных двух направлений через данную точку поверхности;

векторы двух различных направлений наблюдения восстановленного изображения.

Восстановленное изображение интерференционной картины в каждом случае фотографировалось с нескольких направлений, из которых любые две могли быть приняты за направления в уравнении (1).

Векторы перемещений точек поверхности, определенных из уравнения (1), послужили основанием для построения эпюр деформаций в вертикальных и горизонтальных сечениях образцов. Эти эпюры представлены на рисунке 4.

Рис. 4. Эпюры деформаций исследуемых образцов

По эпюрам видно, что повышенной деформативностью обладает присучковая зона, особенно повышаются деформации на границе древесины и присучковой зоны. Сучок, вследствие своей повышенной твердости, деформирует меньше. По мере удаления от сучка деформации снижаются.

Преимущество метода измерения деформаций при помощи голографической интерферометрии по сравнению с другими методами состоит в том, что здесь можно получить как полную картину состояния исследуемого объекта, так и в отдельных его зонах.

Литература:

  1. Александров Е. Б.; Бонч-Бруевич А. М. Исследование деформаций тел с помощью голограммной техники. Журнал Технической физики, 1967, т. 37, вып. 2, с. 360–369.
  2. Губенко Л. А.; Воеводин А. А. Оценка напряжённо деформированного состояния деревянного элемента с сучком методом голографической интерферометрии. ИВУЗ. Лесной журнал № 6, 1981, с. 22–24.
  3. Кольер Р. Оптическая голография. Перевод с англ. Под ред. Ю. И. Островского. — М.: Мир, 1973. — 686 с.
Основные термины (генерируются автоматически): голографическая интерферометрия, голограмма, волновое поле, сучок, полоса, поверхность образца, первоначальное состояние, измененное состояние, восстановленное изображение, фотопластинка.


Похожие статьи

Особенности материалов для голографических носителей

Голографические носители должны удовлетворять строгим критериям, включая расширенный динамический диапазон, высокую фото чувствительность

При освещении участка полимера поляризованным светом его молекулы ориентируются и надолго сохраняют такое состояние.

Самодельная голографическая 3D-пирамида

Называют подобные интерфейсы, голограммами, а саму технологию ‒ голографией.

Цель работы: получениепсевдоголографических 3D-изображений через самодельную голографическую пирамиду.

Исследование типов поверхности при помощи атомно-силового...

Попадание на кантилевер во время сканирования частички с поверхности образца меняет его частотные свойства и настройки сканирования «уходят».

Обработка полученной информации и восстановление полученных изображений.

Особенности дефектообразования на поверхности...

На наноуровне свойства полупроводников определяются состоянием поверхности [1], поэтому важно

С целью дальнейшего изучения дефектообразования образцы подвергались внешним воздействиям различного

Особенности материалов для голографических носителей.

Трехмерная реконструкция объектов из последовательности...

Реконструкция – процесс восстановления трехмерной поверхности из двумерной поверхности.

Человеческий глаз в состоянии оценить глубину сцены на плоском изображении по некоторым косвенным признакам

Обзор методов дефектоскопии при обследовании трубопроводов

 Высокие требования к состоянию поверхности исследуемого тела (тип, габариты, форма).

Зацепин Н. Н. Исследование магнитного поля вихревых токов над поверхностными дефектами.

Похожие статьи. Обзор методов распознавания изображений.

Спорт и плоскостопие | Статья в журнале «Молодой ученый»

В этом аспекте проблема диагностической, морфологической и функциональной оценки состояния здоровья стоп и реабилитации плоскостопия

Для снятия отпечатков подошвенной поверхности стоп использован 1 % спиртовой раствор бриллиантового зеленого, которым...

Методы определения объектов на изображении

Изменение яркости изображения может соответствовать: различным материалам, различию в освещении разных частей сцены, перепадам глубины или изменению ориентации поверхности.

Методы модификации зондов для атомно-силовой микроскопии...

Когда углеродные нанотрубки и кремниевый зонд находятся в непосредственной близости, электрическое поле, меньшее, чем 20В

Показано также движение острия при определении энергии взаимодействия (адгезии) функциональной группы с поверхностью образца.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Особенности материалов для голографических носителей

Голографические носители должны удовлетворять строгим критериям, включая расширенный динамический диапазон, высокую фото чувствительность

При освещении участка полимера поляризованным светом его молекулы ориентируются и надолго сохраняют такое состояние.

Самодельная голографическая 3D-пирамида

Называют подобные интерфейсы, голограммами, а саму технологию ‒ голографией.

Цель работы: получениепсевдоголографических 3D-изображений через самодельную голографическую пирамиду.

Исследование типов поверхности при помощи атомно-силового...

Попадание на кантилевер во время сканирования частички с поверхности образца меняет его частотные свойства и настройки сканирования «уходят».

Обработка полученной информации и восстановление полученных изображений.

Особенности дефектообразования на поверхности...

На наноуровне свойства полупроводников определяются состоянием поверхности [1], поэтому важно

С целью дальнейшего изучения дефектообразования образцы подвергались внешним воздействиям различного

Особенности материалов для голографических носителей.

Трехмерная реконструкция объектов из последовательности...

Реконструкция – процесс восстановления трехмерной поверхности из двумерной поверхности.

Человеческий глаз в состоянии оценить глубину сцены на плоском изображении по некоторым косвенным признакам

Обзор методов дефектоскопии при обследовании трубопроводов

 Высокие требования к состоянию поверхности исследуемого тела (тип, габариты, форма).

Зацепин Н. Н. Исследование магнитного поля вихревых токов над поверхностными дефектами.

Похожие статьи. Обзор методов распознавания изображений.

Спорт и плоскостопие | Статья в журнале «Молодой ученый»

В этом аспекте проблема диагностической, морфологической и функциональной оценки состояния здоровья стоп и реабилитации плоскостопия

Для снятия отпечатков подошвенной поверхности стоп использован 1 % спиртовой раствор бриллиантового зеленого, которым...

Методы определения объектов на изображении

Изменение яркости изображения может соответствовать: различным материалам, различию в освещении разных частей сцены, перепадам глубины или изменению ориентации поверхности.

Методы модификации зондов для атомно-силовой микроскопии...

Когда углеродные нанотрубки и кремниевый зонд находятся в непосредственной близости, электрическое поле, меньшее, чем 20В

Показано также движение острия при определении энергии взаимодействия (адгезии) функциональной группы с поверхностью образца.

Задать вопрос