Разработка методов стробоскопической голографической интерферометрии для исследования многокомпонентных и нестационарных колебательных процессов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Алексеенко Игорь Вячеславович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СТРОБОСКОПИЧЕСКОЙ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ И НЕСТАЦИОНАРНЫХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

01.04.03. РАДИОФИЗИКА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Калининград 2006

Диссертация выполнена в Российском государственном университете имени Иммануила Канта

Научный руководитель: кандидат физ.-мат. наук, доцент

Гусев Михаил Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор техн. наук

Минин Игорь Владиленович доктор физ.-мат. наук Брюханов Валерий Вениаминович

Ведущая организация: Западное отделение

Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Академии наук РФ (ЗО ИЗМИРАН)

/7 ^

Защита диссертации состоится 9и> ¿/><-* 2006 г. в часов

на заседании диссертационного совета К212.084.02 физического

факультета Российского государственного университета

имени Иммануила Канта по адресу: 236041, г. Калининград,

ул. А. Невского, 14

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета имени Иммануила Канта.

Автореферат разослан « » г уг^ 2006 г.

В. А. Пахотин

Актуальность проблемы

Исследование колебаний физических объектов является одной из задач, в решении которой методы голографической интерферометрии нашли свое применение. Вибрации являются распространенным явлением. С такими процессами мы имеем дело повсеместно, например, в

-механических —системах-.....(двигателях, турбинах, редукторах и т. д.),

разрабатываемых или используемых в индустрии. Всевозможные по виду и природе колебания, возникающие в таких системах, могут влиять на их функциональные характеристики, увеличивать амортизацию и нагрузки, а в случае резонансного возбуждения приводить и к разрушению таких систем. Наряду с вибрациями, изменение состояния объекта может быть спровоцировано и иными динамическими процессами, например, непериодическими тепловыми или механическими воздействиями.

Использование методов голографической интерферометрии позволяет проводить изучение вибраций бесконтактным способом, исключая влияние на объект исследования. Другим преимуществом голографической интерферометрии является возможность регистрировать амплитуды вибраций, величина которых сравнима с длиной волны света, и которые полностью соответствуют колебаниям, сопровождающим работу механических систем. Голографические методы позволяют также производить выделение отдельных форм колебаний и изучать их поведение в течение определенного времени.

Обобщая вышеизложенное, можно сказать, что существует необходимость в исследованиях колебаний или иных динамических процессов. Данное обстоятельство указывает на актуальность рассматриваемой проблемы, для решения которой использование методов голографической интерферометрии целесообразно и оправдано. Цели и задачи работы, ее актуальность

Хотя исследователи в области физики лазеров достигли значительного прогресса в управлении параметрами лазерного излучения, лишь некоторые из этих методов управления используются в голографии, а именно: импульсное управление интенсивностью в стробоголографии, использующей непрерывные лазеры, голографии с импульсными лазерами (импульсная голография), амплитудно-фазовое управление в голографической интерферометрии с временной модуляцией (ТМН) и пространственная модуляция в сдвиговой интерферометрии. Такая ситуация обусловлена необходимостью использования в голографической интерферометрии высококогерентного излучения, что ограничивает набор управляющих методов. В настоящей работе внимание уделено стробоскопическим методам исследования динамических процессов. Сюда относятся не только методы с использованием модулированного по

интенсивности излучения непрерывного лазера, но и методы управляемой генерации с заданными параметрами импульсного лазера. Использование таких методов позволяет проводить изучение периодических процессов физических объектов.

Целью настоящей работы является усовершенствование стробоскопических методов топографической интерферометрии- и - их развитие с применением цифровой регистрации и обработки оптических изображений, исследование такими методами многокомпонентных (связанных, несвязанных) и нестационарных колебательных процессов, а также расширение класса изучаемых объектов и динамических процессов. Определяются следующие задачи работы :

1. Провести численное моделирование и описать поведение несвязанных колебаний в сочетании с разнообразными видами движений объекта (трансляции, вращения, вибрации). Теоретически изучить возможность выделения и компенсации форм несвязанных колебаний; экспериментальным путем произвести разделение форм несвязанных колебаний. '

2. Провести численное моделирование поведения связанных колебаний, показать возможность выделения и компенсации форм таких колебаний; экспериментально произвести разделение форм связанных колебаний для двухчастотного процесса.

3. Экспериментально изучить условия регистрации процессов, изменяющих свои характеристики с течением времени (затухающие колебания, непериодические процессы).7

4. Разработать стробоскопические методы с использованием цифровых регистрирующих устройств.

5. Произвести экспериментальные исследования с различными по природе объектами (механические индустриальные модели, органические соединения), тем самым показать возможность - исследований различных по природе объектов и динамических процессов, сопровождающих изменение состояний таких объектов.

Научная новизна

1. Выработаны критерии, позволяющие производить исследования различных по природе происхождения двухкомпонентных вибраций. Изучены комбинации колебания с различными механическими движениями (поступательно-периодическое, вращение). Определены условия их регистрации и компенсации.

2. Разработан метод с использованием непрерывного лазера, позволяющий производить разделение и компенсацию отдельных форм в связанных и несвязанных колебаниях. Показано соответствие численных расчетов результатам эксперимента.

3. Предложен метод построения стробоскопических систем, в которых модуляция излучения осуществляется системой регистрации (цифровыми CCD камерами). Применены импульсные режимы работы CCD камер для реализации стробоголографических методов. Использованы электронные усилители оптического излучения (ЭУОИ) в условиях недостатка энергии, необходимой для регистрации голограмм. Показана возможность модуляции излучения через управление ЭУОИ. Предложены к использованию высокоскоростные цифровые камеры в методах стробоголографии для изучения медленно меняющихся во времени процессов.

4. На основе разработанных методов стробоскопической голографической интерферометрии расширен класс изучаемых динамических процессов для различных физических объектов; исследованы затухающие колебания, непериодические процессы. Применены методы стробоголографии для исследования таких процессов не только в механических объектах, но и биологических (костная ткань), и искусственных органических соединениях

Практическое применение результатов работы

1. Выработаны критерии, позволяющие избежать появления паразитных полос в стробоголографии, что позволяет рассчитать требования к стробирующим системам

2. Разработан единый подход к исследованию многокомпонентных колебаний, позволивший применить стробоскопические методы в исследованиях двухчастотных вибраций.

3. Экспериментально показана возможность разделения форм колебаний для связанных и несвязанных колебательных процессов с использованием непрерывного и импульсного лазеров.

4. Разработаны новые методы регистрации и анализа непериодических процессов

Положения, выносимые на защиту:

1. Методы исследования связанных и несвязанных двухкомпонентных вибраций путем стробоскопического управления излучением непрерывного лазера с помощью электрооптического модулятора

2. Усовершенствование стробоскопических методов путем модуляции оптического сигнала непосредственно на этапе его регистрации с использованием цифровой обработки сигналов.

3. Метод регистрации абсолютного перемещения точек объекта в течение динамического процесса в электронной спекл-интерферометрии без построения интерферограмм.

4. При исследовании, биологических объектов обнаружена сильная декорреляция спекл-структур. Разработан метод регистрации и расчета интерферограмм в условиях такой декорреляции. Апробация результатов работы

Результаты работы были представлены в виде докладов и опубликованы в материалах следующих конференций: -

Россия:

1. Научные конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов КГУ- Калининград, 199719.98 гг.

2. 11-Байкальская школа по фундаментальной физике, Иркутск, 1999 г. За рубежом:

1. Апсопа 2002-2004, г. Анкона (Италия), июнь 2002, 2004 г.

2. Trontcheim 2003, г. Тронтхайм (Норвегия), июнь 2003 г.

3. 12 international conference on experimental, mechanics, Bari-2004, г. Бари (Италия), август 2004 г.

Публикации

Основное содержание данной диссертации было опубликовано в 13 печатных работах

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, пяти глав, состоящих из нескольких разделов, заключения и списка цитируемой литературы из 101 наименования; содержит 131 страницу текста и 48 рисунков. Содержание работы;

Во Введен"» обосновывается актуальность работы, ее практическая ценность, а также сформулированы цели, задачи и положения, выносимые на зашит)'.

Первая глава диссертации посвящена анализу

стробоголографических методик в голографической интерферометрии периодических процессов методом характеристической функции, введенной Пауэллом и Стетсоном в 1965 году. Рассматриваются общие положения метода стробоголографии. Описаны различные аспекты предлагаемого к реализации метода. Проводится сравнительный анализ стробоголографического метода с другими(метод усреднения по времени, метод с временной модуляцией, метод реального времени), определяются факторы, ограничивающие его • ■■ применение. Обосновывается необходимость выбора стробоголографии для решения проблем многокомпонентных вибраций. Также рассматривается возможность сведения стробоскопических методов к двухимпульсной голографии. Обсуждается то, что двухимпульсная голографическая интерферометрия

есть модификация стробоголографических методов регистрации интерферограмм.

Особое внимание в главе было уделено процессу возникновения паразитных полос в стробоголографии. Возникновение паразитных полос напрямую связано с неидеальностью метода стробоголографии, ограниченного конечностью длительности импульсов стробировання. Использование линейного приближения позволило определить критерии, при которых такие полосы не возникают, и показать, что наличие или отсутствие паразитных полос определяется как амплитудами виброперемещений, так и фазами, и скважностями стробирующих импульсов. В частности, из выражения для характеристической функции |мт|2 в случае линейного приближения с симметричным стробированием в фазах <ру2 = ±<р0 и длительностью импульсов ДI

¡Мт|2=-^-5тс ^-КА(ШСО5(|»{о) )Л^с05(кА5т(й) 1ц))| , (1)

а при бесконечно коротких импульсах стробирования

|Мт|2 = со52(кАап(со1<,)) (2)

Однако наличие множителя

|ка(сосо8(Ю1о))Д^ (3)

указывает на то, что характеристическая функция промодулирована, что приводит к возникновению паразитных полос.

Эта функция вида имеет максимум в нуле и нулевые значения

при

~ КАшДюо^ю 1о) = л(1 + п) (4)

На рисунке 1 эти нули отчетливо показаны. Из выражения (4) легко получается критерий отсутствия паразитных полос

КАсоз(опо) < ] ^

Т

где (} ---скважность стробирующих импульсов.

Д1

Во второй главе проводится теоретический анализ несвязанных колебаний. Рассмотрены различные по виду колебательные и периодические процессы в комбинации друг с другом. Рассматриваются колебательные процессы в комбинации с поступательным движением, комбинации колебание-вращение и комбинации колебание-колебание. Определяется их влияние в системе несвязанных колебаний. Определяются условия выделения и компенсации форм колебания из таких

7

сложных движений.

При компенсации периодического поступательного движения объекта достаточным для выделения колебания из системы двух движений является следующее условие:

д>^соа(<В10), (6)

где <3- скважность,

А^ величина перемещения в направлении г, (о - частота процесса. В случае компенсации вращения объекта для бесконечно коротких импульсов стробирования получим выражение, показывающее возможность использования сгробоголографии для выделения колебания:

41

) *ехр1|(КА)ап<аг + (Кё)Кш<1}и

--1Т м

кг=

= J/(KA). (7)

Для сложного движения колебание-колебание параметры стробирования определяются общими положениями, рассмотренными в главе I, исходя из условий независимости компонент вибраций, для которых

[Mt[2=JKká,)JKKÁ2)- (8)

Далее предлагается экспериментальное решение изучения несвязанных колебаний. Проводится анализ полученных результатов. Результаты представлены в двух видах: численные расчеты(иитерферограммы), полученные для смоделированного процесса, приближенного к реальному, и реальные интерферограммы, полученные с использованием стробоскопического метода. В эксперименте производилось возбуждение металлического диска на несвязанных резонансных частотах: (»i = 88 Гц, а>2= 172 Гц, и производилась компенсация одной из форм колебания. На примере численных расчетов интерферограмм отдельных компонент колебания, выделенных мод колебания "и сравнения результатов эксперимента показана возможность использования метода для изучения несвязанных колебаний.

В заключение второй главы приведены рекомендации по применению стробоскопических методов для исследования несвязанных двухкомпонентных вибраций.

Третья глава посвящена изучению связанных многокомпонентных вибраций.

Определено понятие связанных колебаний и их существенное отличие от несвязанных периодических процессов.

Рис. 1

Скважность С2=20, фаза ф=±70° Определены виды компенсаций для связанных колебаний по временным составляющим:

1) Компенсация основной частоты «о

2) Компенсация четных гармоник со - 2п

3) Компенсация нечетных гармоник ш = (2п + 1)ю0

4) Компенсация гармоник некратных целому числу <о = —©о

ш

По количеству стробирующих импульсов:

1) Двухимпульсная

2) Многоимпульсная последовательность.

Описаны компенсационные методики при изучении связанных колебаний. Приводится анализ стробоголографического метода в реальном времени. Определяются условия регистрации связанных колебаний, условия компенсации и выделения отдельных составляющих колебания.

Характерной особенностью связанных колебаний является зависимость условий стробирования и разделения форм колебаний от фазовых соотношений между ними. Существует необходимость учитывать такие соотношения в исследованиях связанных вибраций. Так для выделения гармоники общими условиями являются:

- зт(пр,+ р)*51п(пр3 + р),

где п - отношение частот, /?- фазовый сдвиг. Для выделения основной частоты мы имеем следующее:

sin (n to t + p) = sin (я - (n m t + р)), sin (cot) * sinf—- 2(J - rot

Проводится анализ влияния изменения длительности импульсов стробирования, неточной установки фазы стробирования на результаты эксперимента. Приведены численные расчеты таких влияний. Показаны искажения интерференционных полос при изменении длительности импульсов стробирования и неточной установки фаз стробирующих импульсов. Описывается стробоголографический комплекс для регистрации связанных колебаний. Как и во второй главе, результаты представлены в численном варианте и в виде экспериментально полученных данных. В исследованиях производилось возбуждение на двух связанных резонансных частотах (coi = 88 Гц, <02= 176 Гц). Проводится анализ расчетных результатов и данных эксперимента. Показано соответствие теоретически и экспериментально полученных результатов. На основании этого делается вывод о возможности использования разработанного метода для регистрации и изучения связанных колебаний. Четвертая глава посвящена цифровым методам регистрации, обработки и формирования интерферограмм в стробоскопических методах с регистрацией голографического изображения на цифровые CCD-камеры.

Пусть на матрице CCD-камеры регистрируется суммарная интенсивность опорного и объектного полей. Используя численные методы, возможно определение фазы светового поля, зарегистрированной голограммы. Для разных состояний объекта полученная разность фаз определяется как

= (9)

Iitii х Imj + Reí x Rej

Предлагается использовать импульсные режимы CCD камер и других оптоэлектронных устройств для реализации стробогологафических методов с использованием непрерывного лазера. В ходе .работы рассмотрены возможности формирования импульсов путем- модуляции непрерывного лазера современными цифровыми устройствами. Реализуется' возможность использования электронного усилителя оптического излучения (ЭУОИ) для создания стробоскопической последовательности в условиях недостаточного количества энергии для регистрации голограмм.

Суммарная интенсивность опорного и объектного поля регистрировалась ЭУОИ в течение короткого промежутка времени и, усиленная этим устройством, передавалась на цифровую камеру. Расчет интерферограммы производилось численными методами. Следует иметь в виду, что такие устройства имеют достаточно высокий уровень шума.

10

Однако, таким образом, решается задача модуляции и получения энергии необходимой для регистрации динамического процесса. Облегчается процесс формирования стробим пульсов и управление ими. Экспериментально исследуются колебания с применением ЭУОИ.

Обращено внимание на применение скоростных цифровых камер для решения задачстробоголографии.—Частота регистрации изображения используемой камеры задавалась внешним импульсным генератором. Показана возможность регистрации и визуализации медленно меняющихся во времени динамических процессов.

В эксперименте использовался Nd-YAG лазер с дайной волны 532 нм и выходной мощностью 100 мВт. Для регистрации голограмм применялась скоростная камера с частотой 600 кадров в секунду с разрешением 256x256 пикселов. В течение записи регистрировалась тепловая деформация металлической пластинки размером 0.02x0.02м. Всего было зарегистрировано 1000 голограмм, 200 из которых подверглись анализу. Использование короткого времени регистрации каждой голограммы, а, по сути, стробирование процесса именно камерой, дало возможность зафиксировать положение объекта в определенные моменты и построить фазовое распределение движения точек во времени и, как следствие имеющихся данных, мы можем построить динамическую картину деформаций, развернутую во времени. Результаты исследований представлены на рисунке 2.

Прямое использование импульсных режимов CCD камер позволило просто реализовать методы стробоголографии. Регулировка времени экспозиции камеры в совокупности с постоянной частотой регистрации позволили отказаться от использования модуляторов лазерного излучения и иных внешних управляющих устройств. Используемый подход реализован в эксперименте по изучению динамических деформированных состояний биологических объектов (костной ткани).

В работе исследованы деформированные состояния костной ткани. Получены интерферограммы растяжения костной ткани размером 2x3x0.5 мм. В задачу эксперимента входили: регистрация перемещения в двух направлениях, а также регистрация момента наступления разрушения образца вследствие растяжения. Регистрация проводилась с использованием камер, имеющих среднюю частоту регистрации 15-25 кадров в секунду (камеры SONY, Pulnix, Teli).

Пятая глава описывает стробоскопические методы с использованием импульсного лазера. Описываются свойства лазерного излучения, необходимого для регистрации голограмм. Приведены факторы, влияющие на качество лазерного излучения. Рассмотрены особенности синхронизации в двухимпульсной стробоголографии.

П

б

Рис. 2

Визуализация во времени деформированного состояния металлической пластины при тепловом воздействии от начала регистрации:

а) При t=0,3 с;

б) При t=0,6 с

Важным является учет переходных процессов работы лазера в режиме модуляции добротности. В таком случае минимальная чувствительность метода регистрации определяется следующим условием:

|.МгГ = 4cosJ ^ KÁ(sin(ca tl) + sin(co t, + At))j (10)

At = tp + tQ - где At - общее время нестабильности;

tp - время формирования импульса и tQ- время, затраченное при переключении добротности.

Определено, что переходные процессы развития импульса генерации не оказывают существенного влияния на точность установки в определенных фазах исследуемого процесса для изучения колебаний звукового диапазона. Описана возможность использования импульсного лазера для исследования затухающих колебаний. В случае использования импульсного лазера необходим учет затухающего характера колебаний

при установке стробирующих импульсов в определенных фазах. Затухание приводит к автоматическому изменению чувствительности, что позволяет определить параметры затухания. Численные расчеты интерферограмм такого процесса представлены на рисунке 3. В исследованиях получение затухающего колебания сводилось к формированию свободно распространяющейся волны по поверхности объекта методом ударного возбуждения. Для получения необходимой нам информации необходимо определить следующие параметры:

1. Синхронизировать моменты времени поджига импульсного лазера и момент возбуждения исследуемого объекта

2. Определить задержку между импульсами стробирования

Синхронизация запуска системы возбуждения и поджига лазера

определяет момент регистрации начального состояния объекта, относительно которого регистрируется наблюдаемый волновой процесс. Задержка же между импульсами позволяет регистрировать состояния объекта в различные моменты времени относительно начального его состояния.

Описан голографический комплекс, использующий импульсный лазер. Реализуются цифровые методы регистрации, обработки и построения интерфергорамм. Прилагаются результаты экспериментов исследования связанных колебаний диска с использованием импульсного лазера и цифровых регистрирующих систем. Экспериментально показана возможность выделения гармоник из системы двух связанных колебаний с использованием интерферометра, включающего CCD камеру. Применяется цифровая обработка полученных данных. На рисунке 4 представлены результаты такого эксперимента: интерферограммы выделенных форм вибраций для двухчастотного колебательного процесса.

В Заключении приведены основные и практические результаты работы и обсуждены перспективы их дальнейшего практического применения.

Целью данной работы являлось исследование двухчастотных периодических процессов с различными видами межмодового взаимодействия (связанные и несвязанные вибрации) методами стробоголографии. Дальнейшее развитие метода, что также входило в цель исследования, привело к расширению изучаемых динамических процессов за счет применения усовершенствованных методов стробоголографии. Осуществлен переход в исследованиях от аналоговой к цифровой регистрации и обработке информации.

Показано, что эффективность использования топографической стробоскопии определяется многочисленными факторами, которые ограничивают применение данного метода. К таким факторам следует

б

Рис. 3

Изменение числа интерференционных полос при регистрации колебаний в точках максимальной чувствительности для затухающего колебания

а) положение фазы:

....... *>, = 90°.*>г = 270о

б) положение фазы:

р, = 630>.«810°

б

Рис. 4 Интерферограммы выделенных форм колебаний для частот:

а) и, = 1300 Гц

б) о, = 2600 Гц 1 '.- ';'* отнести длительность стробирующего импульса, фазу стробированпя и нестабильность положения стобирующего импульса в определенной фазе. Учет этих факторов позволяет использовать стробоскопические методы наиболее успешно.

Достигнутые в данной работе результаты показывают эффективность применения стробоголографической интерферометрии для исследования различного вида динамических процессов. К результатам следует отнести следующее:

1. С использованием непрерывного лазера разработан метод, позволяющий производить разделение и компенсацию отдельных форм в связанных и несвязанных колебаниях. Выработаны критерии, позволяющие производить исследования различных по природе

15

происхождения двухкомпонентных вибраций. Показано соответствие результатов эксперимента и численных расчетов.

2. Теоретически и экспериментально изучены процессы, изменяющие свои характеристики с течением времени (затухающие колебания, непериодические процессы).

3. Разработаны методы стобоголографии с использованием цифровых регистрирующих устройств и методов обработки голограмм. Доказана возможность использования в качестве модулятора оптического излучения электронного усилителя оптического излучения (ЭУОИ), что дает преимущества в случае недостатка энергии при регистрации. Предложены к использованию импульсные режимы работы регистрирующих камер для реализации методов стробоголографии.

4. Расширен класс изучаемых объектов. Были проведены исследования динамических состояний механических объектов и органических соединений. Используя нестационарные периодические процессы, показана возможность обнаружения дефектов в таких объектах.

Результаты работы получены в рамках нескольких исследовательских проектов, поддержанных как Российскими, так и зарубежными фондами.

Современная топографическая интерферометрия в настоящее время в большей степени переходит в область цифровых методов регистрации и обработки оптической информации. Следует указать также на прогресс и в создании современных квантовых генераторов, реализующих импульсно-периодический режим генерации с очень хорошими выходными характеристиками. Таким образом, методы стробоголографии обогащаются новыми возможностями. Современная стробоскопическая интерферометрия успешно применяется, например, в голографической эндоскопии, расширяя область ее применения. Реализуются методы голографии, в которых регистрация процесса осуществляется синхронно с самим процессом. Осуществляется переход к наблюдению и регистрации физических процессов в реальном времени.

Основные результаты работы представлены в следующих публикациях:

1. Гусев М.Е., Алексеенко И.В., Летюк Д.И. Стробоголографический комплекс для исследования многокомпонентных вибраций // XXX науч. конф. КГУ: Тез. докл. Калининград, 1999.4. 6. С. 44.

2. Гусев М.Е.Дарубин СЛ., Алексеенко И.В., Гуревич B.C. Мобильный голографический комплекс // ПТЭ. 1999. №3. С. 162-163.

3. Гусев MJE., Алексеенко И.В., Гуревич B.C., Малов А.Н., Нарубин С.Л. Мобильный голографический комплекс для неразрушающего контроля // БШФФ-99; Материалы 2-й Байкальской шк. по фундаментальной физике. Иркутск, 1999. Т. 1. С. 263-271.

4. Гусев М.Е., Нарубин СЛ., Алексеенко И.В., Гуревич B.C. Рубиновый лазер для голографической интерферометрии // БШФФ-99: Материалы 2-й Байкальской шк. по фундаментальной физике. Иркутск, 1999. Т. 1. С. 271-276.

5. Pedrini G., Alexeenko I., Gusev M., Tiziani H. J. Vibration measurements of - hidden object surfaces by using holographic endoscopes // Proc. SPIE. V.

4827. Ancona, 2002.

6. Pedrini G., Alexeenko I., Tiziani H. J. Pulsed endoscopic digital holographic interferometry for investigation of hidden surfaces // Proc. SPIE. V. 4933. Trondheim, 2003.

7. Gusev M. E., Pedrini G., Alexeenko I.V., Tiziani H. J., Malov A. N.. Application of stroboscopic and double-pulse holographic interferometry to frequency-bounded vibrational investigation // Proc. SPIE. V. 5129. Vladivostok, 2003.

8. Pedrini G., Schedin S., Alexeenko I., Tiziani H. J., Use of endoscopes in pulsed digital holographic interferometry // Proc. SPIE.2001 V. 4399.

9. Georges M., Pauliat G., Alexeenko I., Pedrini G., Lemair P., Roosen G. Advances in pulsed holographic interferometry with photorefractive crystals // Proc. SPIE. V. 5503. Ancona, 2004.

10. Pedrini G., Tiziani H. J., Alexeenko I., Digital-holographic interferometry with an image intensifier system // Appl. Opt. 2002. V. 41.4.

11. Pedrini G., Alexeenko I., Osten W., Tiziani H. J., Temporal phase unwrapping of digital hologram sequences // Appl. Opt. 2003. V. 42. 29.

12. Zaslansky P., Pedrini G., Alexeenko I., Osten W., Friesem A., Werner S., Shahr R., Static and dynamic interferometric measurements used to determine mechanichal properties of cortical bone // Proceedings of the 12 international conference on experimental mechanics/ Edit: Pappaleterre C. Ban, 2004.

13. Alexeenko I., Pedrini G., Zaslansky P., Kuzmina E., Osten W.,Weiner S., Digital holographic interferometry for the investigation of the elastic properties of bone // Proceedings of the 12 international conference on experimental mechanics/ Edit: Pappaleterre C. Bari, 2004.

Алексеенко Игорь Вячеславович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СТЮБОСКОПИЧЕСКОЙ ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ И НЕСТАЦИОНАРНЫХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 28.06.2006. Формат 60x90 1/6. Бумага для множительных аппаратов. Ризограф. Усл. печ. л. 1,0. Уч.- изд. л. 0,9. Тираж 70 экз. Заказ 132 Издательство Российского государственного университета имени Иммануила Канта 236041, г. Калининград, ул. А. Невского, 14

Введение

I.боскопическая голография

1.1 Метод характеристической функции

1.2. Характеристическая функция в стробоголографии

1.3. Паразитные интерференционные полосы при конечной длительности импульсов

1.4 Сравнение стробоголографии с голографией с временной модуляцией

1.5 Двухимпульсная голография как разновидность стробоголографии 24 1.6. Обоснование выбора сторобоголографии для решения проблем многокомпонентных вибраций

II Стробоголографические методы в исследованиях многокомпонентных несвязанных колебаний

2.1. Общее описание несвязанных колебаний и обзор состояния проблемы

2.2. Характеристическая функция для двухчастотного случая несвязанных колебаний в голографической интерферометрии 28 2.3 Двухкомпонентные колебания: исследование условий стробирования при комбинации вибраций и движения объекта как целого

2.4. Комбинация вибраций и вращения объекта.

Расчет условий компенсации вращения объекта

2.5. Стробоголографический комплекс для исследования несвязанных колебаний. Экспериментальное разделение несвязанных вибраций.

Методы топографической интерферометрии были разработаны и предложены к использованию вслед за изобретением голографии в 1961 году [1]. Голографическая интерферометрия является продолжением классической интерферометрии, в методах которой используются источники некогерентного света. Однако лишь с изобретением лазера и голографии, интерферометрия существенно обогатилась новыми методами [2]. Причиной тому являются высокая мощность и высокая когерентность лазерного излучения [3]. Голография существенно расширила возможности регистрации и обработки изображения. Стало возможным записать не только интенсивность излучаемого объектом светового поля, но и зарегистрировать фазу электромагнитной волны, распространяющуюся от всех точек объекта [4]. Таким образом, увеличилось количество информации, получаемой наблюдателем, для анализа состояния исследуемого объекта. Возможность регистрации фазы излучения позволила в дальнейшем расширить классы изучаемых объектов и разнообразных физических процессов.

Применение топографической интерферометрии стало одним из распространенных методов в исследованиях динамических состояний механических объектов. Появилась возможность проводить неразрушающее тестирование в случае, когда объект подвергается деформациям, вибрациям или находится под статическим нагружением [5].

Другим применением голографической интерферометрии явилось ее использование в исследовании прозрачных (фазовых) объектов. Данный метод, например, позволяет зарегистрировать изменение плотности вещества в некоторых средах [6]. В дальнейшем голографическая интерферометрия была развита в работах Стетсона, Викрама, и других исследователей [7].

Несколько позже, но уже для исследования динамических процессов был предложен метод усреднения по времени [8]. Хотя этот метод не лишен недостатков, он и сегодня продолжает широко использоваться для предварительного анализа исследуемого физического процесса.

Позднее был предложен стробоскопический метод регистрации интерферограмм. Здесь для исследователя открылся целый ряд преимуществ. Появилась возможность выбирать моменты регистрации процесса в зависимости от требований экспериментатора, что позволяет менять чувствительность метода голографической интерферометрии. Вместе с этим появляется возможность более точно и надежно получать информацию об изменении состояния объекта [10].

Еще одним методом голографической интерферометрии явился метод регистрации интерферограмм в реальном времени [11]. Преимущество данного метода заключается в возможности наблюдения за физическим процессом непосредственно в реальном времени. Возможно также изменять характеристики эксперимента и фиксировать изменение информации, получаемой из наблюдений за объектом. В этом методе существует возможность перехода от метода усреднения по времени к стробоголографии.

В настоящее время область применения голографической интерферометрии расширилась вплоть до исследования биологических объектов [12,13,14], а исследователи, работающие в голографической интерферометрии, перешли к использованию высокотехнологического оборудования (CCD-камеры, устройства захвата и передачи изображения, имидж-процессоры, позволяющие анализировать полученные результаты эксперимента). Таким образом, появляется возможность существенно сократить время получения интерферограмм и улучшить качество результатов экспериментов [15]. Несомненно, современные технические нововведения оказывают существенное влияние на исследовательскую работу.

Методы голографической интерферометрии успешно применяются в исследованиях деформированных состояний, колебаний объекта или других динамических процессов. Для исследования колебаний, например, применение всех представленных голографических методов совершенно оправдано, однако на практике все они имеют свои преимущества, ограничения и находятся в дополнении друг к другу.

Актуальность проблемы

Исследование колебаний физических объектов является одной из задач, в решении которой методы голографической интерферометрии нашли свое применение. Вибрации являются распространенным явлением. С такими процессами мы имеем дело повсеместно, например, в механических системах, разрабатываемых или используемых в индустрии. Всевозможные по виду и природе колебания, возникающие в таких системах, могут влиять на их функциональные характеристики, увеличивать амортизацию и нагрузки, а в случае резонансного возбуждения приводить и к разрушению таких систем. Наряду с вибрациями, изменение состояния объекта может быть вызвано и иными динамическими процессами, например, непериодическими тепловыми или механическими воздействиями. Использование методов голографической интерферометрии позволяет проводить изучение вибраций бесконтактным способом, исключая влияние на исследуемый объект. Другим преимуществом голографической интерферометрии является возможность регистрировать амплитуды вибраций, величина которых сравнима с длиной волны света, и полностью соответствуют колебаниям, сопровождающим работу механических объектов. Голографические методы позволяют также производить выделение отдельных резонансных форм колебаний и изучать их поведение в течение определенного времени.

Следует сказать, что необходимость исследований колебаний или иных динамических процессов указывает на актуальность представленной работы, решение задач которой с применением методов голографической интерферометрии целесообразно и совершенно оправдано.

Цель работы

Целью настоящей работы является усовершенствование стробоскопических методов топографической интерферометрии и их развитие с использованием цифровой регистрации и обработки оптических изображений, исследование такими методами многокомпонентных (связанных, несвязанных) и нестационарных колебательных процессов, а также расширение класса изучаемых динамических процессов и объектов.

Задачи работы

Задачи настоящей работы определяются следующим образом:

1. Провести численное моделирование и описать поведение несвязанных колебаний в сочетании с разнообразными видами движений объекта (трансляции, вращения, вибрации). Теоретически изучить возможность выделения и компенсации форм несвязанных колебаний; экспериментальным путем произвести разделение форм несвязанных колебаний.

2. Провести численное моделирование поведения связанных колебаний, показать возможность выделения и компенсации форм таких колебаний; экспериментально произвести разделение форм связанных колебаний для двухчастотного процесса.

3. Экспериментально изучить условия регистрации процессов, изменяющих свои характеристики с течением времени (затухающие колебания, непериодические процессы).

4. Разработать стробоскопические методы с использованием цифровых регистрирующих устройств.

5. Произвести экспериментальные исследования с различными по природе объектами (механические индустриальные модели, органические соединения), тем самым показать возможность исследований различных по природе объектов и динамических процессов, сопровождающих изменение состояний таких объектов.

Содержание работы и методы исследования

Работа состоит из пяти глав, введения и заключения, содержит 131 страниц, включая 37 рисунков. Прилагается список цитируемой литературы, состоящий из 101 наименования. В первой главе рассматриваются общие положения метода стробоголографии. Проводится сравнительный анализ стробоголографического метода с другими (метод усреднения по времени, метод с временной модуляцией, метод реального времени), определяются факторы, ограничивающие его применение. Обосновывается необходимость выбора стробоголографии для решения проблем многокомпонентных вибраций.

Во второй главе проводится теоретический анализ несвязанных колебаний. Рассмотрены различные по виду колебательные и периодические процессы в комбинации друг с другом. К таким сложным процессам относятся следующие комбинации движений: трансляции-трансляции, трансляция-колебание, вращение-колебание, колебание-колебание. Определяется их влияние в системе несвязанных колебаний. Определяются условия выделения и компенсации форм колебания. Предлагается решение для изучения несвязанных колебаний. Проводится анализ полученных результатов. Результаты представлены в двух видах: численные расчеты (интерферограммы), полученные для смоделированного процесса, приближенного к реальному; реальные интерферограммы, полученные с использованием стробоскопического метода. На примере численных расчетов интерферограмм отдельных компонент колебания и выделенных мод колебания в эксперименте показана возможность использования данного метода для регистрации и изучения несвязанных колебаний и выделения отдельных их составляющих,

Третья глава посвящена изучению связанных многокомпонентных вибраций. Описаны компенсационные методики при изучении связанных колебаний. Определяются условия регистрации связанных колебаний, условия компенсации и выделения отдельных составляющих колебания. Особое внимание уделяется фазовым соотношениям между компонентами в системе двух связанных колебаний. Фазовый сдвиг между такими компонентами определяет принципиальную возможность разделения форм колебаний в системе связанных вибраций. Проводится анализ влияния длительности импульсов стробирования, неточной установки фазы стробирования на результаты эксперимента. Приведены численные расчеты такого влияния на вид интерференционной картины, показано сильное искажение интерференционных полос, что, несомненно, приведет к ошибочному конечному результату. Описывается стробоголографический комплекс для регистрации связанных колебаний. Результаты представлены в численном варианте и в виде экспериментально полученных данных. Проводится анализ этих данных в сравнении друг с другом. Показано соответствие теоретически и экспериментально полученных результатов. На основании этого делается вывод о возможности использования имеющихся условий для регистрации и изучения связанных колебаний. Приведены рекомендации при использовании данного метода.

Четвертая глава посвящена цифровым методам регистрации, обработки и формирования интерферограмм в стробоскопических методах. Предлагается использовать импульсные режимы CCD камер и других оптоэлектронных устройств для реализации стробогологафических методов с использованием непрерывного лазера. Реализуется возможность использования электронного усилителя оптического излучения (ЭУОИ) для создания стробоскопической последовательности в условиях недостаточного количества энергии для

Jl регистрации голограмм. Экспериментально исследуются колебания с применением ЭУОИ.

Обращено внимание на применение скоростных цифровых камер для решения задач стробоголографии. Частота регистрации изображения используемой камеры задавалась внешним импульсным генератором. Показана возможность регистрации и визуализации медленно меняющихся во времени динамических процессов.

Прямое использование импульсных режимов CCD камер позволило просто реализовать методы стробоголографии. Регулировка времени экспозиции камеры в совокупности с постоянной частотой регистрации позволили отказаться от использования модуляторов лазерного излучения и иных внешних управляющих устройств. Используемый подход реализован в эксперименте по изучению деформированных состояний биологических объектов (костной ткани).

В пятой главе описываются стробоскопические методы с использованием импульсного лазера. Описываются свойства лазерного излучения, необходимого для регистрации голограмм. Приведены факторы, влияющие на качество лазерного излучения. Рассмотрены особенности синхронизации в двухимпульсной стробоголографии. Описана возможность использования импульсного лазера для исследования затухающих колебаний. Описан топографический комплекс, использующий импульсный источник излучения. Экспериментально показана возможность выделения гармоник из системы двух связанных колебаний с использованием интерферометра, включающего CCD камеру. Применяется цифровая обработка полученных данных.

В заключении приводятся основные результаты работы, обсуждаются как результаты практического использования проведенных исследований, так и перспективы дальнейшего их использования в изучении колебаний и других динамических процессов.

В конце работы приводится список используемой и цитируемой литературы.

Научная новизна работы

1. Выработаны критерии, позволяющие производить исследования различных по природе происхождения двухкомпонентных вибраций. Рассмотрены комбинации колебания с различными механическими движениями (поступательное, вращение). Определены условия их регистрации и компенсации.

2. Разработан метод с использованием непрерывного лазера, позволяющий производить разделение и компенсацию отдельных форм в связанных и несвязанных колебаниях. Показано соответствие результатов эксперимента численным расчетам.

3. Предложен метод построения стробоскопических систем, в которых модуляция излучения осуществляется системой регистрации (цифровыми камерами). Применены импульсные режимы работы CCD камер для реализации стробоголографических методов. Использован электронный усилитель оптического излучения (ЭУОИ) в условиях недостатка энергии, необходимой для регистрации голограмм. Показана возможность модуляции излучения через управление ЭУОИ. Предложены к использованию высокоскоростные цифровые камеры в методах стробоголографии для изучения медленно меняющихся во времени процессов.

4. На основе разработанных методов стробоскопической голографической интерферометрии расширен класс изучаемых динамических процессов для различных физических объектов; исследованы затухающие колебания, непериодические процессы. Применены методы стробоголографии для исследования таких процессов не только в механических объектах, но и биологических (костная ткань), и искусственных органических соединениях.

Практическое применение результатов работы

1. Выработаны критерии, позволяющие избежать появления паразитных полос в стробоголографии, что позволяет рассчитать требования к стробирующим системам

2. Разработан единый подход к исследованию многокомпонентных колебаний, позволивший применить стробоскопические методы в исследованиях двухчастотных вибраций.

3. Экспериментально показана возможность разделения форм колебаний для связанных и несвязанных колебательных процессов с использованием непрерывного и импульсного лазеров.

4. Разработаны новые методы регистрации и анализа непериодических процессов

Положения, выносимые на защиту

1. Методы исследования связанных и несвязанных двухкомпонентных вибраций путем стробоскопического управления излучением непрерывного лазера с помощью электрооптического модулятора

2. Усовершенствование стробоскопических методов путем модуляции оптического сигнала непосредственно на этапе его регистрации с использованием цифровой обработки сигналов.

3. Метод регистрации абсолютного перемещения точек объекта в течение динамического процесса в электронной спекл-интерферометрии без построения интерферограмм.

4. При исследовании биологических объектов обнаружена сильная декорреляция спекл-структур. Разработан метод регистрации и расчета интерферограмм в условиях такой декорреляции.

Апробация работы

Результаты работы были представлены в виде докладов и опубликованы в материалах следующих конференций: Россия:

1. Научные конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов КГУ- Калининград, 1997-1998 гг., 2005 г.

2. П-Байкальская школа по фундаментальной физике, Иркутск, 1999 г. За рубежом:

1. Апсопа 2002, г. Анкона (Италия), июнь 2002 г.

2. Trontcheim 2003, г. Тронтхайм (Норвегия), июнь 2003 г.

3. Апсопа 2004, г. Анкона (Италия), июнь 2004 г.

4. 12 international conference on experimental mechanics, Bari-2004, г. Бари (Италия), август 2004 г.

5. 8th International Symposium on Laser Metrology Macro-, micro-, and nano-technologies applied in science, engineering, and industry, Merida (Мерида), Yucatan Mexico (Мексика), февраль 2005.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ [46, 61, 63, 66, 67, 74, 91,94, 95,96, 97, 99,100].

I. Стробоскопическая голография

5.6 Выводы

Стробоскопические методы с использованием импульсного лазера позволяют использовать преимущества такого лазера, а именно: короткие по длительности импульсы и высокую выходную мощность излучения. Таким образом, с учетом цифровых методов регистрации и обработки голограмм, существенно сокращено время получения интерферограмм. Описаны особенности синхронизации в стробоголографии, использующей импульсный лазер. С учетом этих особенностей экспериментально реализован метод наблюдения распространения волнового процесса на поверхности исследуемого объекта. Показана возможность локализации дефекта в таком объекте. Произведены эксперименты с разделением гармоник двухчастотного связанного колебания.

В настоящее время созданы импульсные лазеры, в которых реализован периодический одноимпульсный или двухимпульсный режимы генерации излучения. Лазер фирмы «Innolas» (Великобритания-Германия) позволяет получать импульсы с частотой 20 Гц, длительностью 10 не. и выходной энергией 140 мДж. По своей сути, такой лазер уже является стробоскопом. Интерес же представляет соединение и синхронизация импульсных режимов работы такого лазера с цифровыми системами регистрации, что позволяет усовершенствовать методы стробоскопической интерферометрии [101].

Система регистрации

Ударный возбудитель

Поверхностная \ волна

Искажение волнового фронта!

Фантом»

Дефект

Н4

140 мм.

-N

Рис. 5.3 Схема возбуждения объекта

Рис. 5.4

Свободное распространение волнового процесса после ударного возбуждения по поверхности органического соединения с межипульсным расстоянием 450 мкс: а) Задержка от начала процесса до поджига лазера 20 мс. б) Задержка от начала процесса до поджига лазера 80 мс. а

Рис. 5.5

Интерферограммы выделенных форм колебаний для частот: а) и, =1300 Гц. б) со, = 2600 Гц.

Заключение

Целью настоящей работы является усовершенствование стробоголографических методов и их развитие с использованием цифровой регистрации и обработки голографических изображений, исследование такими методами многокомпонентных (связанных, несвязанных) и нестационарных колебательных процессов, а также расширение класса изучаемых объектов и динамических процессов.

Показано, что эффективность использования голографической стробоскопии определяется многочисленными факторами, которые ограничивают применение данного метода. К таким факторам следует отнести длительность стробирующего импульса, фазу стробирования и нестабильность положения стобирующего импульса в определенной фазе. Учет этих факторов позволяет использовать стробоскопические методы наиболее успешно.

Достигнутые в данной работе результаты показывают эффективность применения стробоголографической интерферометрии, в том числе и цифровой, для исследования различного вида динамических процессов. К результатам следует отнести следующее:

1. С использованием непрерывного лазера разработан метод, позволяющий производить разделение и компенсацию отдельных форм в связанных и несвязанных колебаниях. Выработаны критерии, позволяющие производить исследования различных по природе происхождения двухкомпонентных вибраций. Показано соответствие результатов эксперимента и численных расчетов.

2. Теоретически и экспериментально изучены процессы, изменяющие свои характеристики с течением времени (затухающие колебания, непериодические процессы).

3. Разработаны методы стобоголографии с использованием цифровых регистрирующих устройств и методов обработки голографических изображений. Доказана возможность использования в качестве модулятора оптического излучения ЭУОИ, что дает преимущества в случае недостатка энергии излучения. Предложены к использованию импульсные режимы работы регистрирующих камер для реализации методов стробоголографической интерферометрии. 4. Расширен класс изучаемых объектов. Были проведены исследования динамических состояний механических объектов и органических соединений. Используя нестационарные периодические процессы, показана возможность обнаружения дефектов в таких объектах. Результаты работы получены в рамках нескольких исследовательских проектов, поддержанных как Российскими, так и зарубежными фондами.

Современная голографическая интерферометрия в настоящее время в большей степени переходит в область цифровых методов регистрации и обработки оптической информации. Следует указать также на прогресс и в создании современных квантовых генераторов, реализующих импульсно-периодический режим генерации с очень хорошими выходными характеристиками. Таким образом, методы стробоголографии обогащаются новыми возможностями. Современная стробоскопическая интерферометрия успешно применяется, например, в голографической эндоскопии, расширяя область ее применения. Реализуются методы, в которых регистрация процесса осуществляется синхронно с самим наблюдаемым процессом. Осуществляется переход к наблюдению и регистрации физических процессов в реальном времени.

123

1. Leith Е. N., Upatnieks J., Wavefront reconstruction with diffused illumination and three dimensional objects //J. Opt. Soc. Am. 1964. V. 54. 1295.

2. Horman M. H., An application of wavefront reconstruction to interferometry // Appl. Opt. 1965. V. 4. 333.

3. Звелто О. Принципы лазеров // Под ред. Т. А. Шмаонова. Пер. с англ,-М.:Мир, 1984.

4. Gabor D., Microscopy by reconstructed wavefront // Proc. Roy. Soc. 1949.1. A197. 454.

5. Голографические неразрушающие исследования // Под ред. Р.К. Эрфа, Пер. с англ.-М.: Машиностроение, 1979.

6. Гинзбург В. М., Степанов Б. М. Оптическая голография:практические применения//М.: Сов. Радио, 1981.

7. Powell R.L., Stetson K.F. Interferometric analysis by wave-front reconstruction //

8. J. Opt. Soc. Am. 1965. V. 55. 1593.

9. Janta J., Miler M. Time-average holographic interferometry of damped oscillations //Optic. 1972. V. 36. 185.

10. Sajenko P., Johnson C.D. Stroboscopic holographic interferometry // Appl.Phys.Lett. 1968. V. 13. 44.

11. Зайдель A.H., Малхасян Л.Г., Маркова T.B., Островский Ю.И. Стробоголографический метод исследования вибраций // ЖТФ. 1968. Т. 38. 1824.

12. Кольер Р., Бергхарт К., Лин Л. Оптическая голография // Пер. с англ. под ред. Ю.И. Островского.-М.: Мир, 1973

13. Khanna S. М., Tonndorf J., Tympanic membrane vibrations in cats, studied by time-averaged holography// J. Acoust. Soc. Am. 1972. V. 51. 1904.

14. G. von Bally, Kemper В., Merker A., Lai S., A new dynamic endoscopic holographic interferometer for in-vivo medical imaging metrology // Proc. SPIE. 1999. V. 3749. 393.

15. Schedin S., Pedrini G., Tiziani H. J., Pulsed digital holography for deformation measurements on biological tissuesm // Appl. Opt, 2000. V. 39. 2853.

16. Pedrini G., Tiziani H. J., Zou Y., Digital double pulse TV-holography // Opt. Lasers Eng. 1997. V. 26. 199.

17. Stetson K. A., Powell R. L., Hologram interferometry // Opt. Soc. Am. 1965. A55. 1570.

18. Hains K. A., Hildebrand B. P., Surfase deformation measurements using thewavefront reconstruction technique // Appl. Opt. 1966. V. 5. 595.

19. Stetson K. A., A rigorous treatment of the fringes of hologram interferometry // Optik. 1969. V. 29. 398.

20. Zambito M., Zurie M. Holographic measurement of general forms of motion // Appl.Opt. 1970. V. 9. 2066.

21. Redman J.D. Holographic velosity measurement // J. Sci. Instr. 1967. V. 44. 1032.

22. Wall M. R., Recording high-order holographic vibration fringers // Opt. Technol.1968. V. 1. 20.

23. Vikram C.S., Sironi R.S. Holographic images to objects moving with constant acceleration //Appl.Opt. 1971. V. 10. 672.

24. Gupta P.C., Singh K. Characteristic fringe function for time-average holographic interferometry of periodic nonsinusoidal vibrations // Appl.Opt. 1975. V. 14. 129.

25. Gupta P.C., Singh K. Hologram interferometry of vibrations represented by square of a Jacobian elliptic function//Nouv.Rev.Opt. 1976. V. 7. 95.

26. Archbold E., Ennos A.A. Observation of surfase vibration modes by stroboscopichologram interferometry//Nature. 1968. V. 217. 942.

27. Watrasiewicz B.M., Spacer P. Vibration analyses by stroboscopic holography // Nature. 1968. V. 217. 1142.

28. Мштер M. Линейное приближение стробоголографического метода анализа вибраций //ЖТФ. 1977. Т. 47. 396.

29. Листовец B.C., Островский Ю.И. Интерференционно-голографические методы анализа вибраций//ЖТФ. 1974. Т. 44. 1345.

30. AleksoffC. С. Temporally modulated holography // Appl. Opt. 1971. V. 10. 1329.

31. Goodman J. W. Temporal filtering properties of holograms // Appl. Opt. 1967. V. 6. 857.

32. Aprahamian R., Evensen D. A., Mixen J. S., Wright J. E. Application of pulsed holographic interferometry to the measurement of propagating transverse waves in beams //Exp. Mech. 1971. V. 11. 309.

33. Aprahamian R., Evensen D. A., Mixen J. S., Wright J. E. Holographic study of propagating transverse waves in plates. //Exp. Mech. 1971, V. 11. 357.

34. Тихонов A. IT., Самарский А. А. Уравнения математической физики // M: Наука, 1966.

35. Вест Ч. Голографическая интерферометрия // Пер. с англ. под ред. Ю.И. Островского.-М.: Мир, 1982.

36. Островский Ю.И., Бутусов М.М., Островская Г.В. Голографическая интерферометрия.-М.: Наука, 1977.

37. Вентцель Е. С., Овчаров Л. А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения // М: Высшая школа, 2002.

38. Molin N. Е., Stetson К. A., Measuring combination mode vibration pattern by hologram interferometry // J. Phys. E: Sci. Instrum. 1969. V. 2. 609.

39. Mottier F. M. Holography of the randomly moving objects // Appl. Phys. Lett.1969. V. 15. 44.

40. Waters J. P. Object motion compensation by speckle reference beam interferometry//Appl. Opt. 1972. V. 11. 630.

41. Stetson K. A. Vibration measurement by holography // The engineering uses of holography. Cambridge Uni Press, 1970.

42. Walles S. On concept of homologous rays in holographic interferometry of diffusely reflecting surfaces // Opt. Acta. 1970. V. 17. 899.

43. Joseph W. Goodman Statistical optics// John Wiley and Sons, Inc., 1985.

44. Geldmacher J., Kreitlow H., Steinlein P., Sepold G. Comparison of vibration mode measurement at rotating objects by different holographic methods // Proc.SPIE. 1983 V. 398. 101.

45. Stetson K.A. The use of image derotator in hologram interferometry and speckle photography of rotating object // Exp.Mech. 1978. V. 18. 67

46. Beeck M. A., Kreitlow H., Condinions end examinations of vibration analysis of rotating blades with the help of holographic interferometry // Laser 77: Opto-el. Conf. Proceed. 408. Munich, 1977.

47. Гусев M.E., Алексеенко И.В., Летюк Д.И. Стробоголографический комплексдля исследования многокомпонентных вибраций // XXX науч.конф. КГУ: Тез.докл. Калининград, 1999. 4.6. С.44.

48. Slettemoen G.A., Loekberg О. J., Speackle reference ESPI: in practice // Appl. Opt. 1981 V. 20. 20.

49. Stetson A. Method of stationary phase for analysis of fringe functions in hologram interferometry// Appl. Opt. 1972. V. 11. 1725.

50. Wilson A. D., Strope D. H. Time-average holographic interferometry of a circularplate vibrating simultaneously in two rationally relaled modes // J. Opt. Soc. Am. 1970. V. 60. 1162.

51. Wilson A. D. Characteristic functions for time-average holography // J. Opt. Soc. Am. 1970.V. 60. 1068.

52. Vikram C.S. Stroboscopic holographic interferometry of vibration simultaneouslyin two sinusoidal modes // Opt.Comm. 1974. V. 11. 4. 360.

53. Stetson K.A., Powell R.L. Interferometric hologram evaluation and real-time vibration analysis of diffuse objects // J. Opt. Soc. Am. 1965. V. 55. 1694.

54. Abramson N. Sandwich hologram interferometry: a new dimension in holographic comparison//Appl. Opt. 1974. V. 13. 2019.

55. Fagan W. F., waddle P., McCracken W. The study of vibration patterns using real-time hologram interferometry // Opt. Laser Technol. 1972. V. 4. 167.

56. Zambuto M. H., Fischer W. K. Shifted reference holographic interferometry // Appl. Opt. 1973. V. 12. 1651.

57. Wilson A. D. Computed time-average holographic interferometric fringes of a circural plate vibrating simultaneously in two rationally or irrationally related modes // J. Opt. Soc. Am. 1971. V. 61. 924.

58. Марпл С. П., Цифровой спектральный анализ и его приложения // Под ред.

59. И. С. Рыжака. Пер. с англ.- М.:Мир, 1990.

60. Cathey W. Т., Optical Information Processing and Holography // John Wiley and1. Sons Inc., 1974.

61. Thomas K. Holographic interferometry: Principles and Methods // Akademie verlag. Berlin, 1996.

62. Huntley J. M., Automated analysis of speckle interferograms // Digital Speckle pattern interferometry and related techniques, Edited by Rastogi P. K., John Wiley and Sons, Inc., 2001.

63. Pedrini G., Tiziani H. J., Alexeenko I., Digital-holographic interferometry with animage intensifier system // Appl. Opt. 2002. V. 41. 4.

64. Johnson С. В., Owen L. D., Image tube intensified electronic imaging // in Handbook of Optics: Fundamental techniques and design, Opt. Soc. Am. V.l. Chap 21.1, 1995.

65. Pedrini G., Alexeenko I., Osten W., Tiziani H. J., Temporal phase unwrapping of digital hologram sequences // Appl. Opt. 2003. V. 42. 29.

66. Huntley J. M., Saldner H., Temporal phase-unwrapping algorithm for automatedinterferogram analysis //Appl. Opt. 1993. V. 32. 17.

67. Joenatahn C., Franze В., Haible P., Tiziani H. J., Speckle interferometry with temporal phase evaluation for measuring large-object deformation // Appl. Opt. 1998. V. 37.

68. Alexeenko I., Pedrini G., Zaslansky P., Kuzmina E., Osten W.,Weiner S., Digitalholographic interferometry for the investigation of the elastic properties of bone

69. Proceedings of the 12 international conference on experimental mechanics/ Edit: Pappaleterre C. Bari, 2004.

70. Floureux Т., Improvment of electronic speckle fringers by addition of incrementalimages // Opt. Laser Technol. 1993. V. 25.

71. Jones R., Wykes C., Holographic and speckle interferometry: a discussion of the theory, practice and application of the techniques // Cambrige University Press, 1989.

72. S. Schedin, G. Pedrini, H. J. Tiziani, A. K. Aggarwal, M. E. Gusev High sensitive pulsed digital holography for defect analysis using an in-built laser excitation, // Appl. Opt. 2001. V. 40.

73. G. Pedrini, Froening Ph., Tiziani H. J., Gusev M. E., Pulsed digital holography for highspeed contouring that uses a two-wavelength method // Appl. Opt. 1999. V. 38.

74. Moore J. A., Jones J. D., Valera J. D. Dynamic Measurements // in Digital Specie Pattern Interferometry and related Techniques/ Edit. Rastogi P. K. John Willey and Sons Ltd, 2001.

75. Georges M., Pauliat G., Thizy C., Ryhon S, Lemair P., Roosen G. Holographic interferometers based on photorefractive crystals for vibration measurements // Proc. SPTE. 2004. V. 5503.

76. Georges M., Pauliat G., Alexeenko I., Pedrini G., Lemair P., Roosen G. Advancesin pulsed holographic interferometry with photorefractive crystals // Proc. SPIE. 2004. V. 5503.

77. Строук Д. Введение в когерентную оптику и голографию // Пер. с англ., М.: Мир, 1967.

78. Вельский А. М., Корнейчук Т. М., Хапалюк А. П. Пространственная структура лазерного излучения // Минск: Изд. БГУ, 1982

79. Мейтленд А., Данн А. В. Введение в физику лазеров // Пер. с англ., М: Наука, 1978.

80. Буйнов Г. Н., Лукин А. В., Мустафин К. С. Влияние пространственной когерентности на характеристики голографии // Опт. и спектр. 1970. Т. 28. 1018.

81. Стаселько Д. И. Особенности голографической регистрации быстропротекающих процессов при использовании импульсного лазера на рубине // Оптическая голография, Л.: Наука, 1975

82. Seibert L. D. Holographic coherence length of pulse laser // Appl. Opt. 1971. V.10. 632.

83. Страховский Г. M., Успенский А. В. Основы квантовой электроники // М.: Высшая школа, 1979.

84. Гинзбург В. М., Степанов Б. М. Голографические измерения // М.: Радио и связь, 1981.

85. Stetson К. A. The use of an image derotator in holographic interferometry and speckle photography // Exp. Mech. 1978. V. 18. 67.

86. La Macchia J. T. Stroboscopic holography with a mode-locked lasers // J. Appl. Phys. 1968. V. 39. 5340.

87. Власов H. Г., Мацонашвили P. Б., Корчажкин С. В. Пикосекундные интерференционно-голографические методы исследования быстропротекающих процессов // Голографические методы в науке и технике: Труды 16 Всесоюзн. Школы по голографии. Куйбышев, 1985. С. 64.

88. Гуревич B.C., Гусев М.Е. Применение импульсной голографической интерферометрии для исследования колебаний вращающихся дисков// Применение лазеров в науке и технике. Тез. докл. Всесоюз. конф. Иркутск, 1988.

89. Алексеев В. П., Губа Б. П., Потапов С. А. Голографическая интерферометрия крупногабаритных объектов с использованием лазера парных импульсов на неодимовом стекле // ЖТФ. 1986. Т. 56. 93.

90. Janta J., Miler М., Time average holographic interferometry of damped oscillations//Optik. 1972. V. 36. 185.

91. Pedrini G., Froning P., Tiziani H.J., Gusev M. Pulsed digital holography for high-speed contouring // Appl. Opt. 1999. V. 38. 16.

92. Гуревич B.C., Гусев M.E., Зарудкнй M.A. Передвижная голографическая установка для измерения деформаций при вибрационном нагружении ГТД // Методы и средства машинной диагностики ГТД и их элементов: Тез. докл. Всесоюз. НТК.Харьков, 1983.

93. Гусев М.Е.,Нарубин С.Л., Алексеешсо И.В., Гуревич B.C. Мобильный голографический комплекс//ПТЭ. 1999. №3.

94. Гусев М.Е, Кейсель Р.В., Нарубин С.Л., Федотов В.В. Оптико-электронный стробоскоп для голографии// XXIV науч. конф. КГУ: Тез. докл. Калининград, 1992. С. 174.

95. Гусев М.Е., Гуревич B.C., Ворзобова Н.Д., Алексеенко И.В. Голографический рубиновый лазер для мобильных голографических установок // XXVII науч. конф. КГУ. Тез. докл. Калининград, 1996. С. 52.

96. Гусев М.Е., Алексеенко И.В., Гуревич B.C., Малов А.Н., Нарубин С. Л. Мобильный голографический комплекс для неразрушающего контроля // БШФФ-99: Материалы 2-й Байкальской шк. по фундаментальной физике. Иркутск, 1999. Т. 1. С. 263.

97. Гусев М.Е., Нарубин С.Л., Алексеенко И.В., Гуревич B.C. Рубиновый лазер для голографической интерферометрии // БШФФ-99: Материалы 2-й Байкальской шк. по фундаментальной физике. Иркутск, 1999. Т. 1. С. 271.

98. Pedrini G., Alexeenko I., Gusev M., Tiziani H. J. Vibration measurements of hidden object surfaces by using holographic endoscopes //Proc. SPIE. V. 4827. Ancona, 2002.

99. Pedrini G., Alexeenko I., Tiziani H. J. Pulsed endoscopic digital holographic interferometry for investigation of hidden surfaces // Proc. SPIE. V. 4933. Trondheim, 2003.

100. Schedin S., Pedrini G., Tiziani H. J., Aggarwal A. K., Comparative study of various endoscopies for pulsed digital holographic interferometry // Appl. Opt. 2001. V. 40. 16.

101. Pedrini G., Schedin S., Alexeenko I., Tiziani H. J., Use of endoscopes in pulsed digital holographic interferometry // Proc. SPIE. 2001. V. 4399.

102. Gusev M. E., Pedrini G., Alexeenko I.V., Tiziani H. J., Malov A. N., Application of stroboscopic and double-pulse holographic interferometry to frequency-bounded vibrational investigation //Proc. SPIE. 2003. V. 5129.

103. Pedrini G., Alexeenko I., Schnars.U., Osten W., Online surveillance of dynamical processes by using a moving system based on pulsed digital holographic interferometry// Institut ftir Technishce Optik Universitat Stuttgart. Annual Report 2003-2004