激光全息计量

1、 激光全息计量的应用实例三种方法及案例分析概览概念及特点激光全息计量的原理案例分析 概念及特点全息干涉计量术是普通干涉计量与普通干涉计量与光学全息术光学全息术相结合相结合的计量术, 是一种微差位移微差位移( 或变形或变形) 干涉计量技术。激光全息检测指应用激光干涉技术对任意形状和表面状况的物体进行三维干涉检验和测量三维干涉检验和测量。由于激光全息术拥有非非接触、接触、粗面干涉、三维全场定性和定量粗面干涉、三维全场定性和定量分析分析等特点,故全息术广泛用于结构无损检测、物体形变位移测量、应力应变分析(屈服、蠕变、疲劳、应力腐蚀、物理性能常数测量等)、振动分析、光学玻璃的均匀性测定、流场称诚波测量

2、等领域。激光全息术干涉计量 激光全息计量的原理实时全息干涉法（单次曝光法）实时全息干涉法的基本原理是：首先记录记录一张位相物体初始状态时物光波标准波面的全息图,经显影、定影处理后,将该全息图准确复位复位于光路中的原来位置,然后用位相物体变化后的被被测试物测试物光与参考光同时照射光与参考光同时照射该全息图,使直接透过全息图的测试物光波与测试物光波与全息图所再现的原始物光波全息图所再现的原始物光波相互干涉相互干涉,从而获得实时全息干涉图。依据该干涉图上条纹条纹的变化情况的变化情况确定被测定的物理量。用光用光折变晶体折变晶体可避免复位所带来的操作复杂和不能准确复位所产生的误差。 案例分析对地震机理的

3、实验研究 在具有具有多种断层结构岩样的多种断层结构岩样的形变和形变和破裂特破裂特征的试验征的试验研究研究中，试验人员在应力场检测时采用实时全息干涉计量方法。实验开始，在试样侧向和垂直向( x和y方向)同步加力，达一定程度后大致保持x方向应力不变，分阶段增加y方向应力，以便能够记录到破裂孕育过程中激光条纹图像的变化，直到试样最后断裂。从一开始加力即同时开始应变和微破裂(声发射)记录，而从荷载超过60 破裂应力的某一阶段开始开始(应变应变)图像图像激光摄影记录激光摄影记录。 案例分析对地震机理的实验研究激光全息计量的原理二次曝光法 当物有微小位移时, 物面上的一点将自1 移至2。激光全息计量的原理

4、二次曝光法 判定位移的方向, 通常可采用错位法激光全息计量的原理二次曝光法 可采用如图4所示装置对前述定量关系进行验证。1 为激光器,2 为快门( 时间控制器)3 分光板4 5 反射镜6 7 扩束透镜8 物体9 全息干板将两次曝光后的干板, 经显影、定影后, 用相同激光束在相同位置上进行照相, 即可在一定位置上观察到带有干涉条纹的全息象。然后用普通照相析将此象拍摄在软片上。再经显影、定影。然后再在放大机上进行放大. 获得观察用相片案例分析测取柴油机压缩温度场 利用双曝光全息干涉技术测取柴油机缸内压缩过程的温度分布：采用离轴全息光路, 对同一张感光干板进行两次曝光。一次是在发动机的冷车状态对温度

5、均匀的燃烧室进行一次曝光, 记录下标准物光波面标准物光波面; 另一次曝光是在压缩过程的某一曲轴转角下某一曲轴转角下进行, 记录下由于缸内不均匀温度分布而引起的不同位置的不同位置的折折射率射率的变化的变化, 再由折射率导出缸内的温度分布温度分布。双曝光全息干涉测温的优点是对光学元件的精度要求较低。未必一定是位移，折射率的改变造成原物光发生光程的改变。进而发生干涉。逐次双曝光全息干涉测量 逐次双曝光全息干涉测量的原理：简单地说, 就是在第1 张全息图上记录第1、2状态, 在第2 张全息图上记录第2、3 状态, 从第1 张全息图可以知道第2 状态相对于第1 状态的变化量, 从第2 张全息图可以知道第

6、3 状态相对于第2 状态的变化量,依此类推, 可以由各张全息图的读取, 求出最终状态相对于初始状态的变化量, 也可求出任何两个状态的相对变化量。原则上原则上, 可以增加全息图的张数可以增加全息图的张数, 测量较大的三维位移和变形等状态的测量较大的三维位移和变形等状态的变化过程变化过程, 从而扩大了全息双曝光千涉测量术的从而扩大了全息双曝光千涉测量术的测量范围。测量范围。激光全息计量的原理时间平均法（连续曝光法） 时间平均全息和别的全息方法不同之处不同之处是经过两次曝光，即静态下的物体曝一次光，动静态下的物体曝一次光，动态下再曝态下再曝一次一次光光记录振动物体的全息图时，物体的位置每时每刻都在变

7、化，记录的实际是振动物体振动物体位于不同位置位于不同位置时物时物光波前与参考光波光波前与参考光波前干前干涉结果涉结果的时间平均，即得到的时间平均，即得到时间平均时间平均全息全息图图它的再现像就是时间平均全息干涉条纹图样，由条纹的形状或强度分布可以确定振动的振动的模式及模式及振动物体表面各点的振动物体表面各点的振振幅幅案例分析用时间平均法测量扬声器的振形 扬声器是一种电声转换器件，它能将音频电信号通过膜片振动转换为声波通过如图光路将扬声器膜片的振动位移转化为光程变化。 实验光路如图所示在实验中，考虑到扬声器的表面反射效率不是很高，故选择了大功率固体激光器固体激光器作为光源，也省去了调整光路时的不便同时考虑到尽可能的得出扬声器的输出声压频率特性曲线，为方便对实验图像的采集，在实验中用到了液门和液门和图中、为反射镜；为准直镜；为分束镜；为针孔滤波器；为扩束镜；为毛玻璃；为物体；为液门案例分析用时间平均法测量扬声器的振形 大致调整光路元件的位置后，在暗室中用曝光表分别测量参考光波和物光波的光强，使参考光波和物光波的光强比例达到理想值，同时它还决定了曝光时间（曝光量）CCD实现对目标光图像的实时光电转换与信号读出。把和电脑连接，采集记录下扬声器的振形就达到