Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
10.4.3.3. Возбуждение исследуемого объекта
Когда интерферометрия используется для изучения объекта в его рабочих условиях, то особой проблемы возбуждения не возникает. При таких прямых измерениях создаются интерференционные 10.4. Голографическая интерфером етрия
529
картины, непосредственно описывающие статические или вибрационные деформации, которые, как можно надеяться, типичны для объекта. К недостаткам этого метода можно отнести трудность расшифровки, так как на самом деле редко получается чисто статический или чисто вибрационный режим. Поэтому для характеристики механического поведения реальных структур или их моделей часто используются лабораторные испытания, в которых к испытуемому объекту прикладываются известные возбуждающие силы. Когда для выявления потоков в сложных структурах используется голографическая интерферометрия, то режим возбуждения должен быть таким, чтобы по сравнению со стационарными участки с потоками возбуждались больше. Во всех случаях нужно заботиться о том, чтобы режим возбуждения гарантировал правильную амплитуду возбуждения и отвечал бы реальным условиям.
Применение голографической интерферометрии в экспериментах со статической деформацией сопряжено с трудностями, поскольку для получения определенного контролируемого числа полос на интерферограмме нужно прикладывать небольшие заранее известные напряжения. Механические устройства, такие, как микрометры, обладают люфтом и гистерезисными эффектами того же порядка величины, что и измеряемая деформация. Контактные точки имеют тенденцию к блужданию, поэтому маловероятны случаи, когда от микрометра или от другого скручивающего устройства сила прикладывается точно в правильном направлении. Наиболее предпочтительны методы возбуждения, исключающие использование движущихся соединений. Одним из эффективных способов приложения статической силы к объекту является использование термического расширения, вызванного локальным нагревом участка опоры. Термическое возбуждение можно осуществить непосредственно с помощью ламп, нагревательной нити или пламени. Если позволяют электрические параметры объекта, то его можно нагревать, пропуская через него ток; собственное сопротивление объекта обусловливает источник самонагрева. Этот метод полезен при выявлении потоков, при наличии которых будут локально нагреваться полости и расслоенные участки. Главный недостаток использования термического давления — это отсутствие пространственной селективности, а к его достоинствам относятся простота и то, что его возможности весьма велики.
Использование гидравлических сил полезно в тех случаях, когда объект имеет закрытые полости, которые можно легко сдавливать или выдавливать. В большинстве видов статических испытаний приходится предварительно сдавливать объект, чтобы он мог поместиться на держатель. Как только в системе устранен гистерезис, можно успешно изучать относительно большие деформации, образовавшиеся под действием небольших напряжений, регистрируя каждое изменение голографическим методом двух экспозиций. 530 Гл. , 10. Области применения
Вибрацию в структурах возбудить легче, чем статическую деформацию, поскольку для этого можно использовать множество неконтактных методов. Наиболее простой из них — возбуждение акустическими волнами из воздуха; это явление часто выступает как паразитный возбуждающий механизм в плохо поставленных голо-графических экспериментах. Когда желательно проводить возбуждение вибраций на одной частоте, например при изучении различных режимов вибрации структуры, в качестве возбудителя можно использовать громкоговоритель. Предпочесть следует уличные громкоговорители, так как для монохроматического возбуждения требуется мощность, которая недопустима для бытовых звуковоспроизводящих систем. Преимуществом акустического возбуждения является его неселективность к положению точек, в которых производится давление на объект. Особенно это преимущество проявляется, когда имеет место возбуждение сложной вибрации и положение оптимальных точек давления (пучности) неясно. К недостаткам метода относится одновременное с объектом возбуждение всего голо-графического устройства.
Для возбуждения звуковых частот в диапазоне 50—20 ООО Гц удобно применять магнитные возбудители. Одним из наиболее подходящих возбудителей является электромагнитный датчик, используемый для определения числа оборотов двигателей путем счета импульсов, генерированных зубьями шестерни, проходящими через этот датчик (рис. 6). Магнитные возбудители состоят из магнитного стержня диаметром около 3 мм, вокруг которого намотана спираль; электрический импеданс этого устройства составляет от 10 до 100 Ом, так что возбудители легко согласуются с видеоусилителем. Предназначенные для работы в роли индуктивных неконтактных датчиков, они также хорошо работают как индуктивные неконтактные возбудители для ферромагнитных объектов. Более крупные из них могут обеспечивать несколько ватт мощности, не сгорая при этом; такой мощности достаточно для создания необходимого уровня возбуждения на видеочастотах для многих структур. Для того чтобы использовать эти датчики в качестве возбудителей, их устанавливают в непосредственной близости от магнитной поверхности, на расстоянии от нее, равном примерно 200—300 мкм. Эффективность возбуждения при уменьшении зазора возрастает, но нужно соблюдать осторожность, чтобы сердечник возбудителя (постоянный магнит) не касался объекта. Немагнитные объекты тоже можно подвергать магнитному возбуждению, подсоединяя к ним ферромагнитную ленту. Если один возбудитель не обеспечивает достаточной амплитуды возбуждения, то можно использовать несколько возбудителей, запитываемых параллельно от одного усилителя. С целью выделения различных режимов возбуждения возбудители можно располагать в разных местах объекта. Вообще говоря, расположение возбудителя определяется из тех соображений, чтобы данная мода вибра- 531
