SU494722A1

SU494722A1 - Method for quantitative assessment of heterogeneity in transparent media

Info

Publication number: SU494722A1
Application number: SU1876298A
Authority: SU
Inventors: Николай Максимович Спорник
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4671
Priority date: 1973-01-26
Filing date: 1973-01-26
Publication date: 1975-12-05

Description

1one

Изобретение относитс к исследованию неоднородностей в прозрачных средах: жидких, твердых, газообразных и т. п. - цветным теневым методом с применением голографии. Оно может.найти примененйё в аэродинамике, гидродинамике, биологии, химии, теплофизике и др.The invention relates to the investigation of inhomogeneities in transparent media: liquid, solid, gaseous, etc., by the color shadow method using holography. It can be applied in aerodynamics, hydrodynamics, biology, chemistry, thermal physics, etc.

Известен способ визуализации неоднородностей в прозрачных средах, записанных и восстановленных с голограммы с получением цветной теневой картины, который реализуетс следующим образом.There is a known method for visualizing inhomogeneities in transparent media recorded and reconstructed from a hologram to produce a color shadow pattern, which is implemented as follows.

Голограмма сфокусированного изображени освещаетс щелевым источником полихроматического света, а в плоскости приемного объектива наблюдаетс спектральное изображение источника света в результате дифракции лучей на голограмме. С помощью визуализирующей щели пропускают на пленку одну монохроматическую составл ющую полихроматического осветительного источника света, а также световые лучи, отклоненные в исследуемой неоднородности, в результате чего в плоскости изображени образуетс цветна тенева картина, котора регистрируетс на цветную фотопленку.The hologram of the focused image is illuminated by a slit source of polychromatic light, and a spectral image of the light source is observed in the plane of the receiving lens as a result of the diffraction of rays on the hologram. By means of the imaging slit, one monochromatic component of the polychromatic lighting source of light is transmitted to the film, as well as light rays deflected in the heterogeneity under investigation, resulting in a color shadow pattern in the image plane, which is recorded on the color photographic film.

Недостаток известного способа состоит в том, что по цветной фотографической картине невозможно получить достоверные количественные данные об исследуемой неоднородности . Это обусловлено искажени ми, возникающими из-за несовершенства цветных фотоматериалов . Другим недостатком известного способа вл етс трудоемкость обработки цветных фотоматериалов .The disadvantage of this method is that the color photographic picture is impossible to obtain reliable quantitative data on the studied heterogeneity. This is due to distortions arising due to the imperfection of color photographic materials. Another disadvantage of this method is the complexity of processing color photographic materials.

Предложенный способ позвол ет повысить точность измерени углов отклонени световых лучей в исследуемой неоднородности иThe proposed method allows to increase the accuracy of measuring the angles of deflection of light rays in the investigated inhomogeneity and

упростить обработку экспериментальных результатов благодар тому, что изображение источника света раздел ют на два, в одном изображении выдел ют различные цвета, определ ют координаты цветов в неоднородности , идентичных выделенным, и наход т углы отклонени световых лучей, которые пр мо пропорциональны смещени м изображений источника света, соответствующих цвету сравнени .to simplify the processing of experimental results due to the fact that the image of the light source is divided into two, in one image different colors are selected, the coordinates of the colors in a heterogeneity identical to the selected are determined, and the deflection angles of the light rays are found, which are directly proportional to the displacements of the source images light corresponding to the color of the comparison.

Волновой фронт, восстановленный источником белого света в виде щели с голограммы сфокусированного изображени исследуемой неоднородности, направл ют в объектив, в фокальных плоскост х которого получают дваThe wave front, reconstructed by a white light source in the form of a slit from a hologram of the focused image of the heterogeneity under study, is directed to the lens, in the focal planes of which two

изображени в различных цветах. Выдел ют одну монохроматическую полоску изображени источника с помощью визуализирующей диафрагмы, котора может состо ть из двух независимых частей, одной из которых осуществл ют сканирование второго изображени источника света. Сравиива цвета невозмущенной части пол , измен ющиес в результате сканировани источника света, и цвета различных зон исследуемой неоднородности , координаты которых могут быть измерены , например, с помощью отсчетного устройства в системе наблюдени , получают различные смещени источника света дл соответствующих зон неоднородности. Разделив данные смещени на фокус приемного объектива , получают значени углов отклонени световых лучей в исследуемой неоднородности , восстановленной с голограммы. Точность обработки практически не зависит от приемника (в данном случае глаза), так как производитс непосредственное сравнение участков пол , имеющих одинаковую окраску.images in different colors. One monochromatic strip of the source image is selected with the help of a visualizing diaphragm, which can consist of two independent parts, one of which is used to scan the second image of the light source. By varying the color of the unperturbed part of the field, changing as a result of scanning the light source, and the colors of the different areas of the heterogeneity under study, the coordinates of which can be measured, for example, by using a reading device in the observing system, different shifts of the light source for the corresponding heterogeneity zones are obtained. By dividing the displacement data by the focus of the receiving lens, the values of the angles of deflection of the light rays in the investigated inhomogeneity reconstructed from the hologram are obtained. The accuracy of processing is practically independent of the receiver (in this case, the eyes), since a direct comparison is made of the parts of the floor that have the same color.

Предложенный способ реализуетс с помощью устройства, которое изображено на чертеже .The proposed method is implemented using the device shown in the drawing.

Устройство включает в себ источник полихроматического света 1, конденсор 2, осветительную щель 3, коллиматор 4, формирующий параллельный пучок света, который направл етс на голограмму 5, оптический клин 6, установленный за голограммой в невозмущенной части рабочего пол и предназначенный дл формировани совместно с приемным объективом 7 отдельной части изображени источника света, визуализирующую щель 86 и щель 8а дл сканировани изображени части источника света, систему дл наблюдени 9 со шкалой 10, предназначенной дл отсчета координат различных зон исследуемой неоднородности .The device includes a source of polychromatic light 1, a condenser 2, a lighting slit 3, a collimator 4, which forms a parallel light beam that is directed to the hologram 5, an optical wedge 6 installed behind the hologram in the unperturbed part of the working field and intended to form together with the receiving the lens 7 of the separate part of the image of the light source, the imaging slit 86 and the slit 8a for scanning the image of the part of the light source, the system for observing 9 with a scale of 10, designed to count the coordinates dinat different zones of the studied heterogeneity.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Голограмма 5 сфокусированного изображени освещаетс параллельным пучком белого света, сформированным коллиматором 4 и выход щим из осветительной щели 3, освещаемой источником 1 через конденсор 2. Восстановленный с голограммы волновой фронт направл етс в приемный объектив 7, причем часть лучей невозмущенного исследуемым объектом пол отклон етс клином 6 таким образом, что угол, образованный отклоненными и неотклоненными лучами, лежит в плоскости , параллельной интерференционным полосам голограммы и проход щей через оптическую ось объектива 7. В фокальной плоскости объектва 7, где получаетс два изображени источника света в различных цветах.The hologram 5 of the focused image is illuminated by a parallel white light beam formed by the collimator 4 and emerging from the lighting slot 3 illuminated by the source 1 through the condenser 2. The wave front reconstructed from the hologram is directed to the receiving lens 7, and the part of the rays of the unperturbed object under study is deflected by a wedge 6 in such a way that the angle formed by the deflected and non-deflected rays lies in a plane parallel to the interference fringes of the hologram and passing through the optical axis lens 7. In the focal plane of object 7, where two images of the light source in different colors are obtained.

построенных лучами, прошедшими через клин 6 и мимо него, установлены визуализирующа щель 86 и щель 8а, с помощью которой осуществл етс сканирование изображени источника света.built by the rays passing through the wedge 6 and past it, the visualization slit 86 and the slit 8a are installed, with which the image of the light source is scanned.

В плоскости установки отсчетной шкалы 10, оптически сопр женной с голограммой 5, наблюдаетс (глазом 11) цветна тенева картина . Измер с помощью шкалы 10 координаты зон неоднородности, имеюшие разный цвет, и подбира путем сканировани источника света невозмущенного пол щелью За, наход т цвета в невозмущенной части пол , соответствующие цветам в неоднородности.In the plane of installation of the reference scale 10, optically conjugated with the hologram 5, there is observed (eye 11) a colored shadow pattern. Measuring, using a scale of 10, the coordinates of irregularity zones that have different colors and selected by scanning the light source of the unperturbed field with the Z slit, find the colors in the unperturbed part of the floor corresponding to the colors in the inhomogeneity.

Зна смещени сканирующей щели За, соответственно дл каждой зоны неоднородности наход т углы (&х) отклонени лучей в исследуемой неоднородностиFor each scanning zone, the angles (& x) of the rays deviations in the studied heterogeneity

//

где X - измеренна координата;where X is the measured coordinate;

8х - смещение изображени источника света, соответствующее измеренной координате;8x - the displacement of the image of the light source corresponding to the measured coordinate;

/ - фокусное рассто ние приемного объектива 7.f is the focal length of the receiving lens 7.

Предмет изобретени Subject invention

Способ количественной оценки неоднородностей в прозрачных средах, заключающийс в восстановлении волнового фронта с голограммы сфокусированного изображени путем освещени источником белого света и получени цветной теневой картины, отличающийс тем, что, с целью повыщени точности измерений, изображение источника света раздел ют на два, в одном из изображений выдел ют различные цвета, определ ют координаты цветов в неоднородности, идентичных выделенным, и по формулеA method for quantifying inhomogeneities in transparent media, which consists in reconstructing a wave front from a hologram of a focused image by illuminating a white light source and obtaining a color shadow pattern, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, the image of the light source is divided into two images are allocated different colors, the coordinates of the colors in the heterogeneity, identical to the selected, and by the formula are determined.

, „ . - jr ., „. - jr.

где X - координата цвета в неоднородности; 8х - смещение изображени источника света, соответствующее цвету сравнени ;where X is the color coordinate in the heterogeneity; 8x - light source image shift corresponding to the color of the comparison;

/ - фокусное рассто ние приемного объектива ,f is the focal length of the receiver lens,

наход т углы отклонени световых лучей, по которым суд т об оптической неоднородности.find the angles of deflection of the light rays, which are judged on the optical heterogeneity.

8S8s