Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Голографическая интерферометрия (ГИ) - это метод, позволяющий измерять статические и динамические смещения объектов с оптически грубыми поверхностями с оптической интерферометрической точностью (то есть до доли длины волны света). Эти измерения могут применяться для анализа напряжений, деформаций и вибраций, а также для неразрушающего испытания и дозиметрии излучения. Он также может использоваться для обнаружения изменений в длине оптического пути в прозрачных средах, что позволяет, например, визуализировать и анализировать поток жидкости. Он также может использоваться для создания контуров, представляющих форму поверхности. Голография - это двухэтапный процесс записи дифракционного светового поля, рассеянного от объекта, и выполнения рендеринга изображения. Этот процесс может быть достигнут с помощью традиционных фотографических пластин или с помощью цифрового сенсорного массива, в цифровой голографии. Если записанное поле накладывается на "живое поле", рассеянное из объекта, два поля будут идентичны. Однако, если на объект будет применена небольшая деформация, относительные фазы двух световых полей изменятся, и можно будет наблюдать интерференцию. Этот метод известен как живой голографический интерферометрия. Также можно получить фринги, сделав две записи светового поля, рассеянного от объекта, на одном и том же носителе записи. Реконструированные световые поля могут затем вмешиваться, чтобы дать фринги, которые отображают смещение поверхности. Это называется холография "замороженных фрингов". Форма маргинального рисунка связана с изменениями в положении поверхности или уплотнении воздуха. В последние годы было разработано множество методов автоматического анализа таких моделей.
Holographic interferometry (HI) is a technique which enables the measurements of static and dynamic displacements of objects with optically rough surfaces at optical interferometric precision (i. e. to fractions of a wavelength of light). These measurements can be applied to stress, strain and vibration analysis, as well as to non destructive testing and radiation dosimetry. It can also be used to detect optical path length variations in transparent media, which enables, for example, fluid flow to be visualised and analyzed. It can also be used to generate contours representing the form of the surface. Holography is the two step process of recording a diffracted light field scattered from an object, and performing image rendering. This process can be achieved with traditional photographic plates or with a digital sensor array, in digital holography. If the recorded field is superimposed on the "live field" scattered from the object, the two fields will be identical. If, however, a small deformation is applied to the object, the relative phases of the two light fields will alter, and it is possible to observe interference. This technique is known as live holographic interferometry. It is also possible to obtain fringes by making two recordings of the light field scattered from the object on the same recording medium. The reconstructed light fields may then interfere to give fringes which map out the displacement of the surface. This is known as "frozen fringe" holography. The form of the fringe pattern is related to the changes in surface position or air compaction. Many methods of analysing such patterns automatically have been developed in recent years.
Открытие
Несколько исследовательских групп опубликовали статьи в 1965 году, описывающие голографическую интерферометрию. Хотя первые наблюдения явлений, которые можно было бы отнести к голографической интерферометрии, были сделаны Юрисом Упатьекесом в 1963 году, основная особенность процесса не была понята до работы Пауэлла и Стетсона. Они состояли из: (1) Записи отражения концентрированного лазерного луча при захвате всего эталонного луча на голограмме и регулировки лазера для комбинаций режимов вне оси. (2) Запись голограмм объекта с двойным экспонированием, где объект, зеркало с отсчетным лучем и сама голограмма были слегка поворачиваются между экспонированиями. (3) Запись голограмм нижней части 35 мм пленки, пока она вибрирует. Позже, в апреле 1965 года, Стетсон и Пауэлл получили в реальном времени интерференционные паттерны между реальным объектом и его голографической реконструкцией.
Several research groups published papers in 1965 describing holographic interferometry. While the first observations of phenomena that could be ascribed to holographic interferometry were made by Juris Upatnieks in 1963 the essential feature of the process was not understood until the work of Powell and Stetson. These consisted of: (1) Recording the reflection of a concentrated laser beam while capturing the entire reference beam on the hologram and adjusting the laser for combinations of off axis modes. (2) Recording double exposure holograms of an object where the object, the reference beam mirror, and the hologram itself were rotated slightly between exposures. (3) Recording holograms of the bottom of a 35 mm film can while it was vibrating. Later, in April 1965, Stetson and Powell obtained real time interference patterns between a real object and its holographic reconstruction.
Лазерная виброметрия
С момента своего введения, виброметрия с помощью голографической интерферометрии стала обычным явлением. Пауэлл и Стетсон показали, что границы средней во времени голограммы вибрирующего объекта соответствуют нулям функции Бесселя , где глубина модуляции фазовой модуляции оптического поля на объекте. Смещение частоты по отношению к одной боковой полосе отражается на том, что границы боковой полосы соответствуют нулям функции Бесселя. Порядок боковой полосы является маркером локальной амплитуды синусоидального движения вне плоскости. Многоплексные измерения оптических боковых полос позволяют количественно измерять амплитуды вибрации вне плоскости, намного меньшие, чем оптическая длина волны.
Since its introduction, vibrometry by holographic interferometry has become commonplace. Powell and Stetson have shown that the fringes of the time averaged hologram of a vibrating object correspond to the zeros of the Bessel function , where is the modulation depth of the phase modulation of the optical field at on the object. the reference beam was shifted in frequency to select one sideband of order In that case, the fringes for sideband correspond to the zeros of the Bessel function By sequential imaging of frequency sidebands, the issue of fringe counting has been alleviated. The side band order is a marker of the local amplitude of sinusoidal out of plane motion. Multiplexed measurements of optical sidebands enable quantitative measurements of out of plane vibration amplitudes much smaller than the optical wavelength.
Лазерно-допплеровская визуализация
В конфигурации вне оси, с медленной камерой и лазерным диодом, голографическая интерферометрия достаточно чувствительна, чтобы обеспечить широкополосное лазерное доплеровое изображение оптических колебаний амплитуды и фазы, либо с медленной, либо с быстрой камерой. Медленная камера (например, видеокамера) будет записывать голографические интерферограммы со средним значением времени, что приведет к фильтрации оптического флуктуационного сигнала низким проходом. Сдвигая частоту излучения, фильтр низкого пропуска становится фильтром полосового пропуска, сосредоточенным на частоте детунинг, и может быть выполнена селективная узкополосная диагностика и визуализация. Этот метод позволяет получать изображения микрососудистого кровотока и широкополосные измерения фотоплетизмограмм путем обнаружения движения тканей вне плоскости. Широкая временная полоса пропускания высокопроизводительной камеры может позволить широкополосный обнаружение и анализ оптических колебаний. Его можно использовать для пульсационного изображения кровотока.
In off axis configuration, with a slow camera and a laser diode, holographic interferometry is sensitive enough to enable wide field, laser Doppler imaging of optical fluctuations in amplitude and phase, either with a slow or a fast camera. A slow (e. g. video rate) camera will record time averaged holographic interferograms which will result in lowpass filtering of the optical fluctuation signal. By shifting the frequency of the reference beam, the lowpass filter becomes a bandpass filter centered at the detuning frequency, and selective narrowband detection and imaging can be performed. This method permits microvascular blood flow imaging, and wide field measurement of photoplethysmograms by detection of out of plane tissue motion. The wide temporal bandwidth of a high throughput camera can enable wideband detection and analysis of optical fluctuations. It can be used for pulsatile blood flow imaging.