DE4401978C2 - Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Objekten mittels optischer und/oder holographisch-interferometrischer Methoden - Google Patents
Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Objekten mittels optischer und/oder holographisch-interferometrischer MethodenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Objekten mittels
optischer und/oder holographisch-interferometrischer Methoden, gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die bekannten Methoden der optischen (z. B. Speckle-optischer) und/oder holographisch-interferometrischen
zerstörungsfreien Prüfung beinhalten eine Belastung des zu prüfenden Objektes. Dabei hängt
die praktische Möglichkeit, die Prüfung mit interferometrischen Mitteln durchzuführen,
entscheidend von der Art des zu prüfenden Objektes sowie der Belastung ab. Diese müssen
die erforderliche interferometrische Stabilität aufweisen und dürfen keine optischen Störungen
in dem das Objekt umgebenden Medium erzeugen. Für Objekte mit zusammenhängender,
geschlossener Oberfläche wie z. B. Membrane oder andere Bauteile können diese Bedingungen
relativ leicht erfüllt werden bei der Verwendung von Luft- (Druck-)Belastung.
Eine entsprechende Vorrichtung, die solche Arten von Objekten und Belastungen vorsehen, ist
beschrieben in "Laser und angewandte Strahltechnik", Nr. 1, 1970, Seiten 23-25. Diese
Vorrichtung umfaßt eine optische Aufnahmeeinrichtung, eine aus einem zerlegbaren Gehäuse
bestehenden Druckkammer zur Aufnahme des zu prüfenden Objektes, die auch die Mittel zur
Befestigung des zu prüfenden Objektes in der Druckkammer aufweist, derart daß das zu
prüfende Objekt die Druckkammer in zwei Teilkammern unterteilt, sowie Mittel zum Einstellen
von unterschiedlichen Luftdrücken in den beiden Teilkammern zur Erzeugung einer
Druckdifferenz auf beiden Seitenflächen des zu prüfenden Objektes.
Diese Vorrichtung ist jedoch ungeeignet zum Einsatz bei Objekten mit nicht-
geschlossener Oberfläche, die Schlitze und/oder Öffnungen enthält wie z. B. biologische oder
mechanische Herzklappenprothesen, Trägerplatten (Wafers), Computerchips, dünne,
flächenhafte Materialien oder Materialproben, etc. Wegen derartiger Öffnungen kann keine
stabile Luftdruck-Differenz erzeugt werden zwischen den beiden Abteilungen, so daß keine
stabile (Druck-)Belastung des zu prüfenden Objektes erreicht werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur zerstörungsfreien
Prüfung von Objekten, die Schlitze und/oder kleine Öffnungen enthalten, weiterzubilden.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt eine wasserdichte Druckkammer, die als
Mittel zum Einstellen von unterschiedlichen Drücken in den beiden Teilkammern und damit zur
Erzeugung einer Druckdifferenz auf beiden Seitenflächen des zu prüfenden Objektes zwei
Behälter, die unter Atmosphärendruck stehen, aufweisen, wobei jeweils ein Behälter mit
jeweils einer der beiden Teilkammern verbunden ist, und die Druckkammer und die beiden
Behälter mit derselben Flüssigkeit so füllbar sind, daß die Druckkammer vollständig gefüllt ist,
wohingegen jeder der Behälter nur teilweise und mit einer unterschiedlichen Höhe des
jeweiligen Flüssigkeitsstandes zur Einstellung der Druckdifferenz gefüllt ist und die
unterschiedlichen Höhen durch ein Mittel zur Veränderung der Flüssigkeitsstände in den
Behältern einstellbar sind.
Durch die Verwendung einer Flüssigkeit als Mittel zum Druck-Einstellen (Grundsätzlich aus Experimental Mechanics, Dezember 1968, Seiten 548-
553 bekannt) wird wegen der
Inkompressibilität und Viskosität der Flüssigkeit eine gleichmäßig verteilte Belastung des zu
prüfenden Objektes selbst bei Objekten mit engen Schlitzen und kleinen Öffnungen erzeugt.
Auf diese Weise wird die interferometrische Stabilität der (Druck-)Belastung und des
optischen Mediums in dieser Vorrichtung und damit die Prüfung von Objekten mit nicht-
geschlossenen Oberflächen ermöglicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Abbildung dargestellt, die einen
Längsschnitt durch die Druckkammer zeigt.
Die Vorrichtung umfaßt die Druckkammer und die optische Aufnahmeeinrichtung 1 z. B. für die
holographische Interferometrie. Das wasserdichte Gehäuse der Druckkammer 2 -
üblicherweise mit zylindrischem Querschnitt - kann in zwei Teile 3, 4 zerlegt werden, um
Zugang zu dem zu prüfenden Objekt 5 zu ermöglichen. Ein Dichtungsring 11 und Schrauben
12 erlauben einen wasserdichten Verschluß des Gehäuses. Die Druckkammer 2 ist mit einer Flüssigkeit
6, z. B. destilliertem Wasser gefüllt. Das Gehäuse besitzt Glasfenster 31, 41, die einen optischen
Zugang zu der Objektoberfläche für die Aufnahmerichtung 1 ermöglichen. Üblicherweise wird
für die zerstörungsfreie Prüfung nur eine Aufnahmeeinrichtung 1 eingesetzt. Es können jedoch
auch zwei solcher Einrichtungen gleichzeitig angewendet werden für die gleichzeitige Analyse
beider Oberflächen des zu prüfenden Objektes 5. Dabei ist jede der Einrichtungen für sich fähig, alle drei
räumlichen Komponenten des Verformungsvektors zu erfassen. Die Druckkammer 2 hat in ihrem
Inneren Befestigungsmöglichkeiten für das Objekt 5, die z. B. aus einer zylindrischen Halterung
32 und einem Quetschring 33 bestehen können. Die Objektoberfläche teilt das Innere der Druckkammer
2 in zwei Teilkammern I, II. Das Gehäuse kann Öffnungen 34 zur Entlüftung oder zum
Entleeren besitzen, die flüssigkeitsdicht verschlossen werden können.
Zwei Behälter 7, 8 sind an einem Ende Atmosphärendruck ausgesetzt und jeweils mit dem
anderen Ende mit einer der beiden Teilkammern auf je einer Seite des zu prüfenden Objektes 1
verbunden. Die Behälter 7, 8 können eine beliebige Form und einen beliebigen Verlauf in Relation
zum Gehäuse haben. Die Behälter 7, 8 sind mit der gleichen Flüssigkeit 6 unterschiedlicher
Höhe der Flüssigkeitsstände gefüllt (H bezeichnet die Höhendifferenz der Flüssigkeitsstände in
den Behältern 7, 8). Ein Ventil 14, das z. B. an einem der Behälter oder an einer der Teilkammern
angebracht ist, dient als Mittel zur Veränderung der Höhendifferenz der Flüssigkeitsstände und
kann damit als Mittel zur Veränderung der (Druck-)Belastung des zu prüfenden Objektes verwendet
werden. Bei der Durchführung einer zerstörungsfreien Prüfung erzeugt eine kontrollierte
Veränderung der Flüssigkeitsstände eine entsprechende Veränderung in der Belastung des zu
prüfenden Objektes. Da die Inkompressibilität und Viskosität der Flüssigkeit eine abrupte
Veränderung der Druckbelastung verhindert, ist die Belastung selbst bei Objekten mit engen
Schlitzen oder kleinen Öffnungen stabil.
Claims (2)
1. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Objekten mittels optischer und/oder
holographisch-interferometrischer Methoden, mit einer optischen
Aufnahmeeinrichtung, mit einer aus einem zerlegbaren Gehäuse bestehenden
Druckkammer zur Aufnahme des zu prüfenden Objektes, die Mittel zur
Befestigung des zu prüfenden Objektes in der Druckkammer aufweist, derart daß
das zu prüfende Objekt die Druckkammer in zwei Teilkammern unterteilt
sowie mit Mittel zum Einstellen von unterschiedlichen Drücken in den beiden
Teilkammern zur Erzeugung einer Druckdifferenz auf beiden Seitenflächen des zu
prüfenden Objektes, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Mittel zum Einstellen der unterschiedlichen Drücke zwei Behälter (7, 8), die unter Atmosphärendruck stehen, aufweisen, wobei jeweils ein Behälter (7, 8) mit jeweils einer der beiden Teilkammern (I, II) verbunden ist,
- - die Druckkammer (2) und die beiden Behälter (7, 8) mit derselben Flüssigkeit (6) so füllbar sind, daß die Druckkammer (2) vollständig gefüllt ist, wohingegen jeder der Behälter (7, 8) nur teilweise und mit einer unterschiedlichen Höhe des jeweiligen Flüssigkeitsstandes zur Einstellung der Druckdifferenz gefüllt ist und die unterschiedlichen Höhen durch ein Mittel zur Veränderung der Flüssigkeitsstände in den Behältern (7, 8) einstellbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur
Veränderung der Flüssigkeitsstände in den Behältern (7, 8) ein Ventil (14) aufweist, das an
einem oder an jedem der Behälter (7, 8) oder an einer oder an jeder der Teilkammern (I, II)
angebracht ist.
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