Спосіб реєстрації акустичних хвиль в зразках із шорсткою поверхнею безконтактним інтерференційним методом

Реферат: Спосіб реєстрації акустичних хвиль в зразках із шорсткою поверхнею безконтактним інтерференційним методом, за яким реєструють зміну інтенсивності інтерференційної картини, утворену когерентним зондуючим оптичним променем, розсіяним від поверхні та опорним оптичним променем. Згідно зі способом, зміна інтенсивності інтерференційної картини реєструється масивом фотоприймачів. UA 68980 U (54) СПОСІБ РЕЄСТРАЦІЇ АКУСТИЧНИХ ХВИЛЬ В ЗРАЗКАХ ІЗ ШОРСТКОЮ ПОВЕРХНЕЮ БЕЗКОНТАКТНИМ ІНТЕРФЕРЕНЦІЙНИМ МЕТОДОМ UA 68980 U UA 68980 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до акустики і може бути використана в неруйнівному контролі, акустичній томографії та акустоелектроніці для реєстрації поверхневих акустичних хвиль. Відомий спосіб реєстрації акустичних хвиль безконтактним інтерференційним методом, згідно з яким реєструють фотоприймачем зміну інтенсивності інтерференційної картини, утворену когерентним зондуючим оптичним променем, відбитим від поверхні, яка коливається під дією акустичної хвилі та опорним оптичним променем (Wagner J.W., Optical detection of ultrasound in Physical acoustics: Ultrasonic Measurement Methods R.N. Thurston, Allan D.Pierce eds. V. XIX. Academic Press.Inc, Boston, SanDiego, New York, London, Sydney, Tokyo, Toronto, 1990, pp. 201-265.). Однак при реєстрації акустичних хвиль на зразках із шорсткою поверхнею спотворюється фронт зондуючого оптичного променя і при інтерференції утворюється складна неоднорідна інтерференційна картина. В різних ділянках інтерференційної картини зміна інтенсивності під дією коливань поверхні зразка має різний знак. Це призводить до суттєвого зменшення сумарної зміни інтенсивності інтерференційної картини. Оскільки фотоприймач реєструє сумарну зміну інтенсивності інтерференційної картини, то внаслідок цього сильно зменшується чутливість реєструючої схеми. В основу корисної моделі поставлено задачу створити безконтактний інтерференційний спосіб реєстрації акустичних хвиль, в якому за рахунок введення нових операцій з'явилася б можливість проводити реєстрацію акустичних хвиль в зразках із шорсткою поверхнею із збільшеною чутливістю. Поставлена задача вирішується таким чином, що в способі реєстрації акустичних хвиль в зразках із шорсткою поверхнею, згідно з яким реєструють зміну інтенсивності інтерференційної картини, утворену когерентним зондуючим оптичним променем, розсіяним від поверхні та опорним оптичним променем, згідно з корисною моделлю, зміна інтенсивності інтерференційної картини реєструється масивом фотоприймачів, розмір чутливих ділянок яких співмірний чи менший від середнього розміру спекла інтерференційної картини, беруть абсолютне значення від змінної частини сигналу з кожного фотоприймача і додають їх між собою. Поширення акустичної хвилі приводить до зміщення поверхні зразка і це спричинює зміну різниці ходу між променями, що інтерферують. В результаті змінюється інтенсивність інтерференційної картини. Інтерференційна картина при розсіянні світла від шорсткої поверхні має зернисту структуру (спекл-структуру), оскільки зондуючий промінь при розсіянні від неоднорідностей поверхні зразка має спотворений фронт. В межах одного спекла різниця фаз між опорним та зондуючим променями змінюється незначно, але для різних спеклів ця різниця фаз може бути будь-якою. Величина зміщення поверхні зразка під дією акустичної хвилі є суттєво меншою за довжину оптичної. Тому коливання поверхні хвилі приводить до незначної зміни різниці фаз між променями, що інтерферують. Зміщення поверхні зразка спричинене акустичною хвилею може привести до збільшення або зменшення інтенсивності спекла в залежності від початкової різниці фаз в межах конкретного спекла. Якщо розмір спекла співмірний чи більший від розміру чутливої ділянки фотоприймача, то в межах одного фотоприймача сумарна зміна інтенсивності достатньо велика. Чутливість кожного фотоприймача до зміни інтенсивності інтерференційної картини визначається інтерференційним полем, яке потрапляє на чутливу ділянку фотоприймача і є випадковою величиною. Для деяких фотоприймачів чутливість може бути рівна нулю, при попаданні на чутливу ділянку фотоприймача кількох спеклів, які дають сигнали в протифазі і рівні по модулю. Проте, при збільшенні кількості фотоприймачів ймовірність нульової чутливості для всіх фотоприймачів суттєво зменшується, що дозволяє стверджувати про можливість реєстрації сигналу, принаймні більшості з них. Сигнали різних фотоприймачів можуть або співпадати по фазі або між ними зсув фаз може становити 180 градусів. Береться абсолютне значення від змінної частини сигналу з кожного фотоприймача, при цьому подвоюється частота і сигнали із зсувом фаз на 180 градусів стають еквівалентні. Після цього сигнали з різних фотоприймачів додаються, що приводить до збільшення сумарного сигналу. При такому способі реєстрації можна реєструвати акустичні хвилі в зразках із шорсткою поверхнею з достатньо високою чутливістю. Спосіб реєстрації акустичних хвиль в зразках із шорсткою поверхнею безконтактним інтерференційним методом реалізують таким чином, що реєструють зміну інтенсивності інтерференційної картини, утворену когерентним зондуючим оптичним променем, розсіяним від поверхні та опорним оптичним променем, зміна інтенсивності інтерференційної картини реєструється масивом фотоприймачів, розмір чутливих ділянок яких співмірний чи менший від середнього розміру спекла інтерференційної картини, беруть абсолютне значення від змінної частини сигналу з кожного фотоприймача і додають їх між собою. 1 UA 68980 U 5 Інтерференційну картину створюють за допомогою суміщення двох променів, один з яких розсіюється шорсткою поверхнею зразка, в якому поширюється акустична хвиля, а інший є опорним. Інтерференційна картина реєструється масивом фотоприймачів, розмір чутливої ділянки яких співмірний чи менший від середнього розміру спекла. Сигнали з кожного фотоприймача беруться по модулю і додаються. Сумарний сигнал подають на реєструючий пристрій. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Спосіб реєстрації акустичних хвиль в зразках із шорсткою поверхнею безконтактним інтерференційним методом, згідно з яким реєструють зміну інтенсивності інтерференційної картини, утворену когерентним зондуючим оптичним променем, розсіяним від поверхні та опорним оптичним променем, який відрізняється тим, що зміна інтенсивності інтерференційної картини реєструється масивом фотоприймачів, розмір чутливих ділянок яких співмірний чи менший від середнього розміру спекла інтерференційної картини, беруть абсолютне значення від змінної частини сигналу з кожного фотоприймача і додають їх між собою. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2