SU1455292A1 - Способ определени качества поверхностей оптических изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано дл  определени  качества поверхностей оптических изделий с помощью упругих колебаний, возбуждаеь 1х оптическим излучением. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений за счет устранени  помех, вызванных ненадежностью акустического контакта пьезодатчика с контролируемой поверхностью и наличием дефектов в изделии. Согласно способу определени  качества поверхностей оптических изделий на контролируемое изделие воздействуют серией импульсов оптического излучени  с энергией 10 -1 Дж, длительностью 10 -10 с дл  возбуждени  серии акустических сигналов. Принимают на другой стороне издели  импульсы упругих колебаний, прошедших изделие один раз и трижды. Измер ют амплитуды сжати  и раст жени  в этих акустических импульсах. Провод т подобные измерени  в эталонном образце и с учетом измеренных амплитуд определ ют качество поверхностей оптических изделий. 2 ил. (Л

Description

1

Изобретение относитс  к неразру- шакщему контролю и может быть использовано дл  определени  качества поверхностей оптических изделий с по-, мощью упругих колеЗаний, возбуждае- кых оптическим излучением.

Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет устр.анени  помех, вызванных ненадежностью акустического контакта пьезодатчика с контролируемой поверхностью и наличием дефектов в изделии.

(

10

На фнг,1 представлена схема устройства дл  реализации способа определени  качества поверхностей оптических изделий; на фиг.2 - временные профили акустических сигналов.

Устройство дл  реализации, способа . определени  качества поверхностей оптических изделий состоит из импульсного генератора 1 излучени  оптического диапазона (лазера) , светоделител  2, датчика 3 давлений, укрепленного на противоположной облуча-

4 СД СП tsD

СО

to

31

емцй стороне издели  4 и подключенного к входам измерительного осциллографа 5 и системы синкронизации работы осциллографа состо щей из фотодиода 6 генератора 7 задержки и генератора 8 парных импульсов,

Способ определени  качества поверхностей оптических изделий осуществл етс  следукюрим образом.

Импульс оптического излучергн  от лаэера 1 проходит светоделитель 2s, воздействует частью своей мощности на поверхность испытуемого издели  А в некоторый момент времени t и возбуждает в изделии термоупругую волну,, распростран ющуюс  в изделии 4е Через врем  t,, h - толщина издели 5 С - скорость распространени  звукаS акустическа  волна приходит на поверхностьJ щ отиво- пoлoж. облученнойg и воздействует на датчТ Ш 3 давлени  Так как механические импедансы датчика и образца не согласованЫд то часть энергии акустической волны отр жаетс  обратно g а часть воздействует на датчик 3 вызыва  электричес1шй ток через его нагрузку, подключенную к входам осциллографа 5 о

Акустический сигналg отразившийс  в образцвд через врем  2h/Cu попадает на испытуемую поверхность, отражаетс  от нее и через врем  ЗН/Ср снова попадает на датчик 3 давлений вызыва  в его нагрузке новый электрический сигнал. Сравнива  амплитуды

о,цик paj3 прошедшего через образец импульса О, С5 и трх-скды ;про- гаедшего С, 6 1 определ ют затухание акустических сигналов об в образце 3 и амплитуду возбуждаемого на облучаемой поверхности сигнала Gg

InCGjG Oj ,-G,l

oih

0-51

och

Кроме того, дл  большей точности измерений необходимо регистрировать сигналы гфи разных чувствительнос- т х осциллографа 5 и с возможно большим временнь разрешением. Это достигаетс  за счет использовани  работы измерительного осциллографа 5 в режиме Поочередно Часть мощности от оптического квантового генератора 1 с помощью светоделител  2 направл етс  на фотодиод 6 Им

пульсом последнего запускаетс  генератор 7 задержки, вьщающий импульс через врем  t h/Cg , который запускает генератор 8 парных импульсов, С выходов генератора 8 парных импульсов снимаютс  два импульса: один задержанный на врем  Ь/С относительно импульса, снимаемого с фотодиода 6, и второй, задержанный на врем  3h/Coe Эти импульсы осуществл ют запуск двух разверток измерительного осциллографа 5. Верхн   граница энергии воздействующего импульса оптического диапазона (1,0 Дж) определ етс  порогом разрушени  поверхности наиболее тугоплавких материалов. Нижн   граница знергии воздействуищего импульса (10 Дж) лимитируетс  чувствительностью измерительной аппаратуры при минимальном поле облучени . Выбор диапазона длительностей возбуждаемого акустического импульса диктуетс  теми обсто тельствами,

что при временах воздействи  потока оптического излучени  10 с происходит квазистатическое расщирение зоны поглощени  энергии и акустический отклик характеризует только эту фазу раст жени .

Использование длительностей воздействи , меньших 10 с, ограничиваетс  возможност ми аппаратуры, 2g Принимают акустические сигналы один

и трижды прощедпие исследуемое оптическое изделие. Измер ют амплитуды волны сжати  и раст жени  у обоих акустических сигналов.

На фиг.2 приведены типичные осциллограммы акустических сигналов, полученные при испытани х медных зеркал. Перва  полуволна акустического сигнала осциллограммы 1 соответствует импульсу сжати  с амплитуой G, возникающему в образце вследствие воздействи  лазерного излучени  и прищедщему на поверхность, противоположную облученной и на киторой помещен датчик давлени . Втора  полуволна осциллограммы 1 (с амплитудой С) соответствует импульсу раст жени , возникающему на этой же поверхности после отражени  от

нее импульса сжати . Переотраженна  волна, характеризуема  осциллограммой II, также вызывает импульс сжати  с амплитудой 6 и импульс раст жени  (амплитуда G j ),

Аналогичные операции провод тс  с эталонным оптическим разделением и по измеренным амплитудам определ ют величину среднего арифметического отклонени  профил  шероховатости Rg и коэффициент у , показывающий относительное вли ние посторонних включений на поглощение энергии и позвол ющий судить о степени загр знени  поверхности.

,

RV§)-,-4l

(ш(5.

о

/2 . &Ги

.(z:.i)9)

о V- (T-f г ,(jU

В приведенных выражени х индексом И обозначены величины, измер емые при воздействии облучени  на испытуемую поверхность, а индексом Э - на эквивалентную поверхность с известными свойствами.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  качества поверхностей оптических изделий, заключаюпшйс  в том, что на поверхность контролируемого издели  воздействуют лазерным излучением, возбуждают акустический сигнал, принимают этот сигнал на другой стороне издели , измер ют его параметры и на основании сравнени  с параметрами эталонного образца определ ют качество поверхностей оптических изделий, отличающийс  тем, что

   с целью повышени  точности измерений, воздействуют серией импульсов лазерного излучени  с энергией от 10 до 1 Дж, длительностью от 10 с, дополнительно принимают переотраженньм акустический эхо-сигнал, измер ют амплитуды волны сжати  и раст жени  прошедшего и переотраженного акустических сигналов, а качество поверхностей оптических изделий определ ют по отношению измеренных амплитуд .

   Ш//г/

   1.0

   io

   Шиг.1