Двухдлинноволновая цифровая голографическая интерферометрия в технических приложениях

Алексеенко И.В., Кожевникова А.М. Двухдлинноволновая цифровая голографическая интерферометрия в технических приложениях // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23, № 6. С. 1106–1113. doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-6-1106-1113
 

Введение. Исследован метод двухдлинноволновой цифровой голографической интерферометрии анализа и контроля формы поверхности для технических приложений. Данный метод является бесконтактным и применим для поверхностей, которые подвержены воздействию, в том числе высокотемпературной плазмы в термоядерных реакторах. Показана возможность применения метода с использованием перестраиваемых по длине волны лазеров и миниатюрных вертикально-излучающих диодов. Метод. В основе метода лежит двухдлинноволновая (длины волн 854,000–854,082 нм и 779,900–779,870 нм) цифровая голографическая интерферометрия. Для получения информации о форме объекта выполняется сравнение фазы отраженных от объекта волновых фронтов, зарегистрированных на разных длинах волн. Чувствительность метода определяется величиной синтетической длины волны, которая равна разности длин волн, используемых при записи цифровых первичных голограмм. Основные результаты. Показана возможность применения в рассматриваемом методе вертикально- излучающих диодов (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL) в качестве когерентного источника лазерного излучения. Установлено, что VCSEL имеют длину когерентности около 20 см, а длина волны излучения линейно зависит от величины проходящего тока. Продемонстрирована стабильность длины волны излучения в пределах 1 % в течение 24 часов непрерывной работы. Показаны возможности метода двухдлинноволновой голографической интерферометрии для измерения формы объектов на примерах элемента кузова автомобиля и защитного элемента внутренней стенки реактора Токамак. Обсуждение. Результаты исследований подтвердили возможность применения техники двухдлинноволновой голографической интерферометрии для измерения формы поверхности технических объектов различного типа. Известный и широко применяемый метод проекции полос недостаточно надежно работает на слабо рассеивающих или зеркально отражающих поверхностях. Использование известной системы Лидар требует проводить сканирование поверхности в течение определенного промежутка времени, что при нестабильности объекта (механические перемещения, вибрации) может приводить к ошибкам измерений. В отличие от данных методов исследованный метод позволяет повысить точность измерений за счет малого времени экспозиции камеры (миллисекунды, микросекунды или с использованием импульсов до 10 нс). Недостатком метода двухдлинноволновой голографической интерферометрии является зависимость взаимной корреляции спекл-структур на голограммах от разности длин волн. Для увеличения чувствительности метода необходимо увеличивать эту разность, что ухудшает соотношение сигнал-шум и снижает точность полученных данных.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License