[其他]利用全息共軛像測量物體表面位移的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85103210
• 申請日: 1985-04-24
• 公開（公告）號: CN85103210A
• 公開（公告）日: 1986-07-02
• 發(fā)明（設計）人: 于乃旬
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 西安交通大學專利事務所
• 代理人: 于乃旬,嚴暉

本發(fā)明屬于力學測量技術(shù)中的光測技術(shù)中的全息干涉術(shù)，按照國際專利分類法屬于GO₂b類。

對于一個產(chǎn)生靜位移或振動位移（以下統(tǒng)稱位移）的物體表面進行全息照相，獲得一張或幾張測量用的全息圖后，根據(jù)再現(xiàn)像上的條紋圖樣就能算出物體表面上各點的位移，這就是對位移的全息定量測量方法。全息再現(xiàn)像有原始像和共軛像之分，在現(xiàn)有技術(shù)中都只利用到物體的原始像，而沒有利用共軛像中包含的信息。（參閱〔1〕村田正義：ホロダラフィによゐ振動解析，機械の研究，Vol.10.1164-1168，1976。〔2〕丁祖泉、鮑乃鏗：用全息干涉法對三維位移和振動定量分析的研究，同濟大學學報，1980，NO.1，49-62。〔3〕譚玉山：三維位移全息圖的定量分析，西安交通大學學報，Vol.16.NO.6.31-39，1982。〔4〕何伯森、陳吉書：應用全息干涉方法研究水工建筑物的振動問題，中國激光，Vol.10.NO.2，105-109，1983。〔5〕于乃旬、強士義：用全息干涉術(shù)的時間平均法測葉片振動的位移和應力，科學通報，Vol.27.NO.17.1087，1982。〔6〕于乃旬：全息測量三維振動位移的反射物光法，科學通報，Vol.28.NO.23，1471，1983。）這樣，共軛像中的信息就被浪費掉了，尤其是在測量多維（二維或三維）位移時，由于空間布置方面的困難，單純利用原始像是很難把盡可能多的信息收集到并加以利用的，因而測量的精度就受到了限制。

本發(fā)明的目的是對共軛像中的信息加以利用，使得在實際上能夠得到更多的信息（數(shù)據(jù)）并加以利用，從而提高測量精度。

本發(fā)明的理論根據(jù)是平面全息圖的共軛觀察點理論。（參閱《計算用離軸平面全息圖的共軛觀察點理論及其應用》。）對于一個測量用的平面全息圖，當用于再現(xiàn)的照明光與制作全息圖時使用的參考光完全一樣時（這時物體的原始像與物體的位置重合），對應于每一個實際觀察點G，存在一個共軛觀察點G^＊（圖1），使得從G觀察到的共軛像上的條紋圖樣與從G^＊觀察到的原始像上的條紋圖樣互相對應，從G觀察到的原始像上的條紋圖樣與從G^＊觀察到的共軛像上的條紋圖樣也互相對應。所謂互相對應是指對應點處的條紋級數(shù)相同。這樣，只要從G觀察共軛像，就能間接地得到從G^＊“觀察”原始像的結(jié)果。但是由于一般情況下G和G^＊分別位于全息圖的兩側(cè)（圖1），要直接從G^＊觀察原始像是不可能的，因而利用共軛像比單純利用原始像能夠得到更多的觀察結(jié)果（數(shù)據(jù)）。對這更多的數(shù)據(jù)進行某種平均化處理，例如利用最小二乘法，便能得到更精確的計算結(jié)果。

一對互相共軛的觀察點G（X、Y、Z）和G^＊（X^＊、Y^＊、Z^＊）（圖1）的坐標之間的關系是

X^＊＝（XR^Z-XZ_R）/（2Z-Z_R）

Y^＊＝（2YR^Z-YZ_R）/（2Z-Z_R）

Z^＊＝ZR^Z/（2Z-Z_R）

其中X_R、Y_R、Z_R是制作全息圖時所使用的參考光光源的坐標。

使用本方法能夠提高全息測量多維位移的精度。

附圖說明：圖1中H為一張平面全息圖，O_xyz為一個直角坐標系，其原點在全息圖平面內(nèi)，z軸垂直于全息圖平面且指向物體一側(cè)，Io為物體的原始像，Ic為物體的共軛像，A、B為原始像上的兩點，A^＊、B^＊是共軛像上的兩點，它們分別與A、B相對應，即A和A^＊分別是物體上同一點的原始像和共軛像，B和B^＊有同樣的關系，G是一個實際的觀察點，G^＊是與G共軛的“觀察點”。R是制作全息圖時使用的參考光光源的位置。

實施例：在布置全息照相的光路時，應當使參考光接近于一個球面波，其球面中心就是參考光光源的位置R。R和物體上任一點A（xA、yA、zA）的坐標之間應當滿足關系zR＜2zA，否則共軛像將消失（位于無窮遠處）或位于全息圖的另一側(cè)而使得本法不能使用。為了遠離臨界情況最好滿足關系式

1/2 zA＜zR＜ 3/2 zA