Неразрушающий контроль деталей воздушных судов с использованием вихревых лазерных пучков
Исследование процесса отражения вихревого волнового фронта с различным значением числа топологических зарядов от шероховатой поверхности. Характеристика зависимости функции автокорреляции для различного числа топологических зарядов волнового поля.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.12.2015 |
| Размер файла | 506,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
Неразрушающий контроль деталей воздушных судов с использованием вихревых лазерных пучков
Горюнов А.Е.
Статья посвящена исследованию процесса отражения вихревого волнового фронта с различным значением числа топологических зарядов от шероховатой поверхности.
На сегодняшний момент в России участились случаи аварий и поломок авиатранспортных средств, причиной которых является так называемое усталостное разрушение деталей конструкций этих аппаратов, вызванное образованием на их поверхностях различных дефектов и микронеровностей в процессе эксплуатации. В связи с этим возникает необходимость в применении высокоточных методов диагностики для контроля поверхностей механических деталей летательных аппаратов .
Одним из перспективных методов дефектоскопического контроля является метод спекл-струкутр оптического излучения[1], основанный на анализе спекл-картин, образующихся при отражении когерентного излучения от шероховатой поверхности. Это связано с тем, что в спекл-картине, регистрируемой при отражении лазерных пучков от шероховатых поверхностей, содержится полная информация о её пространственных неровностях. вихревой волновой автокорреляция заряд
Для повышения эффективности метода было предложено использовать вихревые волновые фронты в качестве зондирующего излучения [2], также была разработана математическая модель, обеспечивающая описание процесса распространения спиральных лазерных пучков в свободном пространстве и их отражения от шероховатых поверхностей [3]. Нами представлены результаты численного моделирования процесса отражения вихревых лазерных пучков с различным числом топологических зарядов, от шероховатой поверхности.
Моделирование процесса распространения волновых фронтов в свободном пространстве, а также их взаимодействие с объектами, характеризующимися разными параметрами шероховатости описывалось на основе математической модели, основанной на методах скалярной теории дифракции [3], которая была реализована в виде программных алгоритмов среды графического программирования National Instruments LabVIEW. Численное исследование проводилось при следующих параметрах оптической системы: размер экрана ? D=0,096 мм, число пикселей 64х64, длина волны ? л= 0,5 мкм,л=1,0 мкм, л=1,5 мкм, l=2l0 ? расстояние до плоскости регистрации, где l0 ? граница ближней и дальней зон дифракции, число Френеля F=30. На рис.1 представлена принципиальная схема моделируемой оптической системы.
Рисунок 1. Схема оптической системы НК с отражением излучения от поверхности объекта
1 - плоскость ДОЭ, 2- исследуемая поверхность, 3 - плоскость регистрации спекл-картины, 4 - распределение фазы после прохождения ДОЭ, 5- распределение амплитуды пучка непосредственно за ДОЭ,6 - поверхность образца, 7 - пространственное распределение фазы в плоскости регистрации, спекл-картина в плоскости регистрации, 8 - спекл-картина в плоскости регистрации
В рамках работы был проведён анализ влияния количества топологических зарядов ?? зондируемого волнового фронта на чувствительность диагностической системы. На рисунке 2 представлены распределения амплитуды и фазы, полученные при отражении вихревого поля от шероховатой поверхности с высотой неровностей Ra = 2 мкм (длина волны излучения л=0,5мкм).
|
а |
б |
в |
Рисунок 2. Распределения амплитуды и фазы, полученные при различном числе топологических зарядов ?? волнового поля: а - ?? =1,б - ?? = 2, в - ?? = 3 .
На рисунке 3 представлены графики зависимостей интервала корреляции от параметра шероховатости Ra при различном числе топологических зарядов поля.
Рисунок 3. Зависимости интервала корреляции от параметра шероховатости Ra для случая отражения вихревого фронта от шероховатой поверхности при различном числе топологических зарядов
В таблице 1 представлены значения интервала корреляции спекл-картин отражённого вихревого волнового фронта с различным числом топологических зарядов для различных значений параметра Ra.
Таблица 1. Значения Rкор для схем отражения при различных ??
|
Ra, мкм |
Rcor, мкм |
||||
|
Плоский фронт |
??=1 |
??=2 |
??=3 |
||
|
0.2 |
14.8851 |
13.9839 |
11.7698 |
8.04026 |
|
|
1 |
12.4264 |
11.438 |
9.4959 |
7.24566 |
|
|
2 |
3.4224 |
3.078 |
2.62957 |
2.18205 |
Как можно заметить из таблицы 1 и рис.3 при увеличении числа топологических зарядов волнового поля значение интервала корреляции уменьшается т.е. при более сложной структуре волнового фронта чувствительность оптической системы к изменениям параметров шероховатой поверхности увеличивается.
В дальнейшем была дана количественная оценка изменению чувствительности оптической системы к волновым фронтам с различным числом зарядов. Изменение чувствительности системы оценивалось как изменение функции автокорреляции спекл-картины распределения вихревого поля с соответствующим числом зарядов при смещении самой картины на 1 пиксел изображения. На рисунке 4 показаны графики зависимостей функций автокорреляции спекл-картин.
Рисунок 4. Зависимости функции автокорреляции для различного числа топологических зарядов волнового поля при параметрах Ra =0,2 мкм и л=0,5 мкм
В результате численного расчёта было установлено, что чувствительность метода корреляционного анализа увеличивается приблизительно на 10%, 30% и 70% соответственно при 1, 2 и 3 зарядах волнового поля.
Список литературы
1. Дунин-Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерения и ананлиз шероховатости волнистости и некруглости поверхности. - М.: Машиностроение, 1978. - 232 с., ил.
2. Сойфер В.А., Дифракционная компьютерная оптика. - М.: ФИЗМАЛИТ, 2007. - 736 с. - ISBN 978-5-9221-0845-4.
3. Беда П.И., Глазков Ю.А., Луцько С.П., Угаров А.И., Шелихов Г.С. Дефектоскопия деталей при эксплуатации авиационной Д39 техники. - М.: Воениздат, 1978. - 231 с. с ил.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Структура электромагнитного поля. Уравнения Максвелла. Условия реализации обычной магнитной поляризации среды. Возбуждение электродинамических полей в металле. Закон частотной дисперсии волнового числа магнитной волны. Характер частотных зависимостей.
доклад [93,2 K], добавлен 27.09.2008Порядок и закономерности движения зарядов в газе, связанные с ним физические законы. Ионизация газа электронами путем отрыва одного электрона. Зависимости коэффициента ионизации газа электронами от напряженности электрического поля и давления неона.
реферат [142,5 K], добавлен 14.11.2011Взаимодействие точечных зарядов по закону Кулона. Сила взаимодействия в вакууме, ее зависимость от произведения зарядов и расстояния между ними. Нахождение результирующих сил и напряженности по принципу суперпозиции. Создаваемая зарядами напряженность.
презентация [120,6 K], добавлен 03.04.2010Работа сил электрического поля при перемещении заряда. Циркуляция вектора напряжённости электрического поля. Потенциал поля точечного заряда и системы зарядов. Связь между напряжённостью и потенциалом электрического поля. Эквипотенциальные поверхности.
реферат [56,7 K], добавлен 15.02.2008Схемы интерференции, отличающиеся методом создания когерентных пучков. Интерференция, получаемая делением волнового фронта, амплитуды волны. Интерференция при отражении от пластинок тонких и переменной толщины. Практическое применение интерференции.
презентация [199,6 K], добавлен 18.04.2013Понятие электрического заряда, единица его измерения. Закон сохранения алгебраической суммы заряда в замкнутой системе. Перераспределение зарядов между телами при их электризации. Особенности взаимодействия зарядов. Основные свойства электрического поля.
презентация [185,5 K], добавлен 07.02.2015Идея метода волнового обтекания. Исследование рассеяния плоской электромагнитной волны о металлический цилиндр. Разработка искусственной структуры на основе двухвитковых спиралей для реализации возможности огибания цилиндрических объектов СВЧ волнами.
дипломная работа [6,5 M], добавлен 28.05.2013Рассмотрение общих вопросов пространственной когерентности диспергированных пучков и метода наклона слоев. Расчет функции взаимной когерентности. Двумерные распределения модуля и фазы функции широкополосных лазерных пучков при разной ширине спектра.
курсовая работа [316,4 K], добавлен 04.06.2017Исследование гравитационного линзированных систем - один из приоритетных направлений современной астрофизики. Остаточная среднеквадратичная погрешность волнового фронта. Описание телескопа АЗТ-22 для получения изображений с высоким угловым разрешением.
статья [91,4 K], добавлен 22.06.2015Формулировка математической постановки задачи дифракции первичного волнового поля на теле, ограниченном замкнутым контуром. Представление поля посредством волновых потенциалов. Особенности аналитического продолжения поля. Метод вспомогательных токов.
реферат [361,0 K], добавлен 07.07.2013Описание теоремы Гаусса как альтернативной формулировки закона Кулона. Расчеты электростатического поля заданной системы зарядов в вакууме и вычисление напряженности поля вокруг заряженного тела согласно данных условий. Сравнительный анализ решений.
контрольная работа [474,5 K], добавлен 23.11.2010Механизм возникновения свободных носителей электрических зарядов. Электролитическая диссоциация - распад молекул на ионы под действием растворителя. Понятие электролита - жидкого проводника, в котором подвижными носителями зарядов являются только ионы.
презентация [2,1 M], добавлен 02.02.2011Силовые линии напряженности электрического поля для однородного электрического поля и точечных зарядов. Поток вектора напряженности. Закон Гаусса в интегральной форме, его применение для полей, созданных телами, обладающими геометрической симметрией.
презентация [342,6 K], добавлен 19.03.2013Решение задачи о рассеянии в общем и частном случае, на цилиндре. Быстрое преобразование Фурье. Скрытие материальных объектов методом волнового обтекания: основополагающие идеи, свойства маскирующих покрытий и требования, предъявляемые к ним, виды.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 03.01.2011Анализ простейших случаев разветвления в волноводах. Законы распространения волны в разветвлении. Построение нового волнового фронта. Экспериментальная проверка свойств волноводного тройника. Матрица рассеяния для четырёхполюсника сверхвысоких частот.
контрольная работа [234,5 K], добавлен 22.03.2016Изучение электромагнитного взаимодействия, свойств электрического заряда, электростатического поля. Расчет напряженности для системы распределенного и точечных зарядов. Анализ потока напряженности электрического поля. Теорема Гаусса в интегральной форме.
курсовая работа [99,5 K], добавлен 25.04.2010Голография как двухступенчатый процесс записи и восстановления волнового фронта, несущего информацию о предмете. Обработка галогенидосеребряных светочувствительных эмульсий. Оптические схемы голографических интерферометров с диффузным рабочим пучком.
учебное пособие [931,5 K], добавлен 22.06.2015Динамические эффекты в различных средах. Колебания системы сред. Колебания жидкого слоя с покрытием под действием установившихся гармонических колебаний. Состояние идеальной жидкости с упругим покрытием. Двумерное и обратное преобразование Фурье.
дипломная работа [546,5 K], добавлен 09.10.2013Характеристика движения электронов: в вакууме, в однородном электрическом, ускоряющем, тормозящем, поперечном, магнитном полях. Использование уравнения Лапласа для описания аналитической картины электрического поля в пространстве, свободном от зарядов.
курсовая работа [883,5 K], добавлен 27.10.2011Понятие гравитационного поля как особого вида материи и его основные свойства. Сущность теории вихревых полей. Определение радиуса действия гравитационного поля. Расчет размеров гравитационных полей планет, их сравнение с расстоянием между ними.
реферат [97,9 K], добавлен 12.03.2014
