Мобильный цифровой спекл - интерферометр для виброметрии деталей и узлов ГТД

• Автор: Жужукин, Анатолий Иванович
• Шифр специальности: 05.07.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 224 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ВИБРАЦИЙ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
(ГТД)

1Л Датчиковые методы исследования вибраций

1.2 Бесконтактные методы исследования вибраций

1.2.1 Методы голографической интерферометрии

1.2.2 Спекл - интерферометрия

1.2.3 Спекл - фотография

1.2.4 Корреляционная спекл - интерферометрия

1.2.5 Электронная спекл - интерферометрия

1.2.6 Цифровая спекл - интерферометрия
1.2.7 Принципы спекл - интерферометрии при исследовании формы резонансных колебаний
1.2.8 ЦСИ с гладкой опорной волной и разделёнными пучками для исследования вибрационных характеристик деталей и его юстировка
1.2.9 Способы устранения спекл-шумов
1.3 Цель и задачи исследований
2. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ СПЕКЛ -ИНТЕРФЕРОГРАММ В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОНЫХ СХЕМАХ ЦСИ
2.1 Спеклы и их происхождение
2.2 Расчёт размеров спеклов с учётом их ориентации в
пространстве
2.3 Некоторые статистические свойства спеклов
пропускающего диффузора
2.4 Спеклы в пространстве изображения

2.5 Влияние динамических характеристик телекамеры на качество спекл-интерферограмм
2.6 Интерферометры с гладким опорным пучком
2.6.1Влияние продольных смещений диффузного объекта относительно гладкой опорной волны
2.6.2 Статистические свойства спеклов при сложении
с однородным полем
2.6.3 Оптимизация соотношения интенсивностей пучков для
ЦСИ с гладкой опорной волной
2.6.4 Интерферометр для исследования деформаций натурных объектов во внестендовых условиях
2.6.5 Контактный интерферометр для исследований деформаций изделий микроэлектроники
2.7 Интерферометры с диффузным опорным пучком
2.7.1 Влияние продольных смещений диффузного объекта относительно спекл - модулированной опорной волны
2.7.2 Статистические свойства спеклов при сложении двух
спекл - полей
2.7.3 Оптимизация соотношения интенсивностей пучков для ЦСИ со спекл - модулированной опорной волной
2.7.4 Спекл - интерферометр с диффузным опорной волной и разделёнными пучками
2.7.5 Модернизированный спекл - интерферометр с диффузным опорным пучком
2.7.6 Компактный спекл - интерферометр с диффузным опорным пучком
2.8 Особенности рассмотренных оптических
схем интерферометров
2.9 Выводы
3. РАЗРАБОТКА ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МОБИЛЬНОГО СПЕКЛ -ИНТЕРФЕРОМЕТРА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ГТД
ЗЛ Разработка спекл - интерферометрической установки для исследования форм колебаний вибрирующих объектов
3.2 Факторы, определяющие помехоустойчивость разработанного мобильного ЦСИ
3.2.1. Относительные смещения осветительной системы
и исследуемого объекта
3.2.2. Относительные смещения исследуемого объекта
и телекамеры
3.2.3. Относительные смещения исследуемого объекта
и диффузора
3.3 Проверка работоспособности мобильного помехоустойчивого
цифрового спекл-интерферометра
3.4 Расчёт и изготовление диффузора с оптимальным коэффициентом пропускания для увеличения соотношения сигнал/шум на спекл -интерферограммах
3.5 Факторы, влияющие на работоспособность разработанного мобильного ЦСИ
3.5.1 Обеспечение необходимой глубины резкости объектива
3.5.2 Ограничение на максимально допустимое продольное смещение диффузора для сохранения корреляции спекл - картины
3.5.3 Влияние величины продольного перемещения диффузора, вызывающего взаимные угловые перемещения спеклов диффузора и поверхности, на качество спекл - интерферограмм

фотокамеры 5 строят на поверхности 6 фоторегистрирующего материала сфокусированное изображение объекта. Если объект неподвижен, то в плоскости его изображения формируется спекл - картина, размеры спеклов в которой определяются параметрами оптической системы, формирующей изображение. При вибрации объекта спекл - картина будет осциллировать с частотой вибрации. На фотопластинке будет зарегистрирована усредненная за время экспонирования интенсивность осциллирующей спекл - картины.
Для фоторегистрации такой спекл-картины необходимо только, чтобы фотоэмульсия разрешала спеклы. Изменяя диафрагму объектива фотокамеры можно установить подходящие размеры спеклов. Это позволяет использовать для записи высокочувствительные пленки (Микрат 300) и за счёт этого значительно сократить время экспозиции. Но недостатком использования фотоплёнок является то, что на них записывается уменьшенное изображение объекта. Это снижает точность измерений. Поэтому чаще регистрируют спекл - структуру на голографические фотопластинки, добиваясь в этом случае более крупного изображения объекта. Существуют два основных метода, позволяющие извлечь из спекл-фотографии количественную информацию об амплитудах колебания вибрирующего объекта:
1 .Анализ дифракции плоской волны на спекл-изображении объекта;
2.Фурье-фильтрация спекл-изображения.
В Самаре на НПО «Труд» уже в 1976 году была разработана установка[32] для исследования вибраций деталей и узлов ГТД на основе метода спекл - фотографии. Для извлечения количественной информации использовался метод анализа дифракции плоской волны на спекл -изображении объекта разработанный Тициани в [146]. Тициани установил связь между зарегистрированной на фотопластинке интенсивностью и амплитудой вибраций объекта. При освещении зарегистрированного спекл -изображения вибрирующего объекта плоской когерентной волной на спекл -структуре свет будет дифрагировать. На экране, расположенном на некотором удалении от пластинки, образуется круговой ореол (рис. 1.2).