Palimerlar fizikasi kafedrasi

II BOB. SILJISH INTERFEROGRAMALARINI YOZIB
OLISH METODLARI.
2.1.Spekl tasvirlarini olish va raqamli ko’rinishga o’tkazish.
Faol triangulyatsiya usuli 3D-obyektlar profilini tiklashning asosiy usullaridan biridir. Lazer nuqtasi obyekt yuzasiga proyektsiyalanadi va zaryad bilan bog'langan qurilma (SSD) va koordinatalarga sezgir detektor yordamida yoziladi. Lazer nuqtasining yon tomondan siljishidan obyekt sirtining chuqurligini taxmin qilish mumkin. Bunday tizimning sezgirlik diapazoni 5 dan 250 mm gacha, aniqligi 10 mkm tartibda va chastota esa 40 kHz undan yuqori bo'ladi. Triangulyatsiya printsipiga asoslangan datchiklar sanoat sharoitida o'lchovlar uchun javob beradi. Shu bilan birga, lazer spekl-shovqini o'lchangan narsalarning va sirt bir xilligining doimiy tizim kalibrlashini talab qiladi va o'lchov aniqligini cheklaydi.
Tuzilgan yoritish texnikasi, shuningdek, triangulyatsiya texnikasi deb tasniflanishi mumkin. Ushbu usullarda rasm maxsus kodlangan chiziqlardan iborat bo'lgan obyektga proyektsiyalanadi. O'lchagan obyekt sirtining balandligi o'zgarishi chiziqlarning deformatsiyalangan polasasidan hisoblab chiqiladi, bu kamera yordamida yoziladi. Obyektning yuzasi yozib olingan tasvirlar va o'lchov tizimining parametrlari asosida osongina tiklanishi mumkin. Ushbu usul sanoat sharoitida amalga oshirish uchun yetarlicha sodda va kompyuter tomonidan boshqariladigan proyektorlar va kameralar yordamida obyektning butun yuzasi bir soniyadan kamroq vaqt ichida tiklanishi mumkin. Yuqori sifatli uskunadan foydalanishda siz 5 mikronning o'lchov aniqligiga erishishingiz mumkin. Shu bilan birga, barcha triangulyatsiya usullariga xos bo'lgan soyalash muammosi, tuzilgan yoritish usullari uchun ham dolzarbdir.⁶
Moire effekti obyektning uch o'lchovli profilini tiklash uchun yana bir tizimga asos bo'ldi. Ikkita sinusoidal panjara o'z chiziqlari orasida kichik burchak hosil qilganda, raqamli matritsa yordamida qayd etilishi mumkin bo'lgan barqaror polasalar hosil bo'ladi. Ushbu hodisa elektromagnit to'lqin interferensiyasi hodisasiga o'xshaydi. Bosqichlarni almashtirish usullari turli shovqinlarni yo'q qilish va natijada paydo bo'lgan polasalarni tahlil qilish uchun Moire effektiga asoslangan tizimlarga ham tegishli. Bunday tizimning sezgirlik diapazoni 1-50 mm oralig'ida va aniqligi tizimli yoritishga asoslangan tizimlar bilan taqqoslanadi.
Raqamli yozuv texnologiyasining paydo bo'lishi va rivojlanishi bilan tadqiqotchilar raqamli yozuvlardan spekl fotosuratlarni yozishda foydalanishni boshladilar. An'anaviy, fotografik, raqamli texnologiyalar bilan taqqoslaganda bir qator afzalliklarga ega, ular orasida asosiysi, rasm olishning soddaligi va uni keyinchalik qayta ishlashdir. Shu bilan birga, raqamli ro'yxatdan o'tish tasvirni tanlash bilan bog'liq muammolarga olib keladi. tasvirning diskretligini olingan ma'lumotlarning ishonchliligi va to'g'riligiga ta'sirini batafsil tahlil qilish amalga oshiriladi va subpiksell aniqligi bilan speklogrammalardan hisoblangan siljishni olish algoritmi taklif etiladi. Hozirgi vaqtda ushbu tadqiqot sohasiga qiziqish ortayapti va ushbu mavzu bo'yicha ishlar matbuotda chiqishda davom etmoqda. Masalan, mos yozuvlar nuridan foydalanmasdan, Fourier speklogrammasining raqamli yozuvidan obyektning gologramma tuzilishi va tasvirini qayta tiklash imkoniyatlari ko'rib chiqilgan. Rasmlarni yozib olish va tiklash mexanizmlari muhokama qilinadi. Spekl tuzilishi obyekt yuzasi haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Spekl interferometriya - bu obyekt tasvirining tarkibini tahlil qilishga asoslangan fazoviy interferometriya usullaridan biri, mos yozuvlar to'lqini bilan spekl-tuzilishga ega bo'lgan maydonning izchil qo'shilishi (aralashuvi) asosida o'lchash usuli, bu ham spekl-tuzilishi. Agar spekllar maydoni kengligi L bo'lgan diffuzorni (masalan, maydalangan oynani) bir tekis yoritishi natijasida hosil bo'lgan deb hisoblasak, u holda diffuzordan z masofada kuzatilgan spekllar hajmi λ ~ z / L ga mutanosib bo'ladi. Spekllar kogerent nurli fotosuratlar va gologrammalar sifatini sezilarli darajada pasaytiradi. Biroq, spekl effekti yangi o'lchov usullarini yaratish uchun muvaffaqiyatli ishlatilishi mumkin. Spekl interferometriyasi, shuningdek, golografik interferometriya, siljishlarni (statik va dinamik) o'lchashga imkon beradi va optik jihatdan qo'pol sirt shaklini yorug'lik to'lqin uzunligi tartibiga sezgirligi bilan tekshiradi, bu usuldan foydalanishga imkon beradi. Shuning uchun yangi interferometrik usullarni klassik interferometriya usullarini ilgari ular tashqarisida bo'lgan obyektlar va tizimlarning keng sinfiga o'tkazish deb qarash mumkin. Agar biz umumiy tasnifni amalga oshirsak, u holda spekllar interferometriyasida ikkita asosiy usulni ajratish mumkin: korrelyatsion spekllar interferometriyasi va spekllarni fotosurati. Ushbu usullarning har birida optik jihatdan qo'pol sirt dastlabki holatida qayd etiladi va unga nisbatan tashqi ta’sir beriladi, ta'sirlangandan so'ng, keyin interferensiya chekkalari polosalari tahlil qilinadi. Korrelyatsion spekl interferometriya - bu tekislik mos yozuvlar to'lqini bo'lgan yoki spekl tuzilishi bo'lgan boshqa maydon bilan spekl tuzilishga ega bo'lgan maydonning kogeret qo'shilishi (aralashuvi) sodir bo'ladigan o'lchov usuli. Ushbu usulning sezgirligi golografik interferometriya bilan taqqoslanadi. Spekl interferometriya usullarining rivojlanishi shuni ko'rsatdiki, interferensiya chekkalarining siljishiga sezgir polosasini mos yozuvlar nurisiz spekl fotosuratlar yordamida olish mumkin. Ushbu muhim kashfiyot har xil turdagi siljish va obyektlarning sirt sifatini o'lchash bo'yicha bir qator texnikaning asosini tashkil etadi. Odatda ushbu texnikaning kombinatsiyasi spekl fotosurat deb ataladi. Spekl fotosuratlarda obyekt bitta yorug'lik nurlari bilan yoritiladi. Obyekt yuzasida tarqalgan nurning bir qismi obyektiv bilan fotografik plastinkaga yig'iladi. Ushbu plastinkada suratga olish ikki marta amalga oshiriladi: obyekt siljishidan oldin va siljishdan keyin. Tasvir tekisligida qayd qilingan spekl polosalar obyekt tekisligidagi siljishlarga sezgir bo'lgan interferensiya chekkalari tizimining paydo bo'lishiga olib keladi. Usulning asosiy afzalligi - optik dizaynning soddaligi va natijalarni taqdim etish va talqin qilishning nisbatan qulayligi. Mexanik barqarorlikka talablar gologramma interferometriyasiga qaraganda ancha kam. Axborotni o'qish jarayonida usulning sezgirligi har xil bo'lishi mumkin va aksariyat hollarda bu golografik interferometriyadan kam.⁷
Yassi siljishni o'lchash sxemasini ko'rib chiqamiz. Fokus masofasi f va diametri D bo'lgan optik tizim OS foto qatlam tekisligida obyekt yuzasining tasvirini hosil qiladi. Obyektga masofa l₀ va l₁ tasvirga ushbu tenglama bilan bog'liq:
(1)
Fotoqatlamning tekisligida hosil bo'lgan tasvir D optik tizimining diafragmasi bilan aniqlangan xarakteristikasi b_s bo'lgan tasodifiy spekllar polasalari bilan modulyatsiya qilinadi:
(2)
Agar obyekt optik o'qga perpendikulyar yo'nalish bo'yicha L miqdori bilan siljigan bo'lsa, har bir spekl hosil bo'lishida ishtirok etadigan ko'plik nurlarining har biri uchun nisbiy faza o'zgarishsiz qoladi. Binobarin, spekllar polasalari fotografik plastinka tekisligida umuman M_L tomon siljiydi, bu erda M - optik tizimning ko'ndalang kattalashishi. Bunday siljishlar uchun spekllar polasalari tekislikdagi siljishi yorug'lik burchagi Θ ga bog'liq emas. Obyektning tekis harakatini o'lchash uchun plastinka ikki marta, bir marta oldin va bir marta keyin ta'sirlanadi. Agar L siljishi spekl kattaligi b_s dan oshadi deb hisoblasak, u holda M_L masofa bilan siljigan bir xil spekllar polasalari fotosurati ishlab chiqilgan fotoplastinkada olinadi. Har bir juft spekl uchun M_L masofani to'g'ridan-to'g'ri plastinkani mikroskopik tekshirish orqali o'lchash mumkin.
9-rasm. Spekl tuzilishini ro'yxatdan o'tkazish sxemasi

Muqobil usul - bu fotosuratni izchil optik qayta ishlash, natijada siljish interferensiya chekkalari namunasi sifatida ifodalanishi mumkin. Plastinka rasmda ko'rsatilgandek f_T fokus masofasiga ega bo'lgan OS_T optik tizimi tomonidan hosil bo'lgan yaqinlashuvchi lazer nuriga joylashtirilgan. Obyektivning orqa fokus tekisligidagi yorug'lik taqsimoti kosinus intensivligi taqsimoti bilan chiziqlar bilan modulyatsiya qilingan spekllar polasalari bilan o'ralgan yorqin markaziy nuqtadan iborat. Yorqin markaziy nuqta fotografik plastinkadan o'tgan diffraktsion bo'lmagan yorug'lik bilan, modulyatsiya qilingan spekllar polasalari fotoplastinkada qayd etilgan spekllar tuzilishidagi difraksiyalangan nurlar orqali hosil bo'ladi.
10-rasm. (a) spekl fotosuratlarni qayta ishlash sxemasi.
(b) spekl fotosuratlarni qayta ishlash natijasida olingan yoritishni taqsimlanishiga misollar.
Kosinus chiziqlari har bir spekl jufti tomonidan hosil bo'lib, ular Yung chiziqlarni hosil qiladigan bir xil kogerent yorug'lik manbalari jufti sifatida ishlaydi. Chiziqlarning yo'nalishi tekislikdagi L siljish vektoriga normaldir.
L qiymatini tenglama yordamida aniqlash mumkin
(3)
bunga ko'ra, agar fotosuratdagi har bir juftlikdagi spekllar d_s bo'shliq bilan ajratilgan bo'lsa, chiziqlar orasidagi masofa d_f = λ f_T / d_s Shuning uchun obyektning tekislikda harakatlanishi L = λ f_T ga teng / M d_f, bu erda λ - chiziqlar hosil qilish uchun ishlatiladigan lazer nurlanishining to'lqin uzunligi; f_T - konversion linzalarning fokus masofasi; M - spekl fotosuratlarni olish uchun ishlatiladigan optik tizimni kattalashtirish; d_f - chiziqlar orasidagi masofa.