Голография оптическая

Книга посвящена методам обработки изображений на вычислительных машинах и их применению для сокращения избыточности изображений, улучшения их качества, автоматической интерпретации и опознавания образов. Изложены методы квантования и кодирования изображений, математический аппарат поэлементной обработки, оптические средства реализации линейных двумерных операций и основы голографии, пространственная фильтрация и устранение искажений и помех на изображении, математическое описание изображений. Эти вопросы имеют принципиальное значение для нового научного направления — применения ЭВМ для автоматизации обработки и интерпретации изображений. Книга рассчитана на инженеров, научных работников и аспирантов, занимающихся вопросами медицинской диагностики и дефектоскопии, физическими исследованиями, а также на студентов старших курсов. [c.380]

Развитие технической диагностики связано с широким применением автоматизированных систем обработки информации в рентгенографии, рентгенотелевидении, тепловидении, звуковидении, оптической и акустической голографии, вычислительной томографии и в других современных методах диагностирования. [c.29]

Важнейшее направление развития технической диагностики — так называемое техническое зрение. По этому пути развиваются рентгенография, рентгенотелевидение, тепловидение, звуковидение, эндоскопия, оптическая и ультразвуковая голография и многие другие методы, поставляющие информацию о внутреннем строении тел в двухмерном и трехмерном измерениях. [c.36]

Работа дефектоскопов всех типов основана на взаимодействии проникающих полей и излучений с веществом, и только дальнейшие успехи в изучении более глубоких процессов этого взаимодействия позволят создать принципиально более совершенные приборы. Именно поэтому наиболее актуально сегодня дальнейшее совершенствование методов оптической и ультразвуковой голографии и других методов, воспроизводящих объемную трехмерную информацию об объекте контроля. Нужно развивать соответствующую теорию взаимосвязи полей и дефектов в трехмерной системе координат. Необычайно остро встают вопросы метрологического обеспечения дефектоскопической аппаратуры, создания поверочных схем, контрольных образцов изделий, имитаторов. [c.62]

Оптические методы широко применяют для контроля прозрачных объектов. В них обнаруживают макро- и микродефекты, структурные неоднородности, внутренние напряжения (по вращению плоскости поляризации). Использование гибких световодов, лазеров, оптической голографии, телевизионной техники резко расширило область применения оптических методов, повысило точность измерения. [c.16]

Передовые достижения в смежных областях науки быстро осваиваются и усовершенствуются в неразрушающем контроле. Например, лазерная техника, голография, ядерный магнитный резонанс используются в приборах и методах контроля, причем на основе оптической голографии развилась акустическая вычислительная голография. Микропроцессоры применяются для распознания образа дефекта, управления процессом контроля и т. д. Теория хрупкого разрушения является основой оценки допустимости дефектов. Математическая теория игр находит применение для выбора критериев оценки качества при отсутствии исчерпывающих данных о дефекте. [c.357]

Акустическая голография - типичный когерентный метод, который активно развивается в применении к дефектоскопии. Основное отличие акустической голографии от оптической на стадии регистрации состоит в том, что измерения акустического поля осуществляются с помощью приемников, обеспечивающих его линейную регистрацию, т.е. регистрируется амплитуда, а не интенсивность сигнала, как в оптике. Это дает возможность построить изображение, используя различные методы цифровой обработки данных. Ниже рассмотрены два алгоритма численного восстановления изображений обращенной волны (ОВ) и проекции в спектральном пространстве (ПСП). [c.265]

ПО. Применение ультразвука и оптической голографии для исследования напряженного состояния резьбового соединения / В.А. Анисимов, А.Н. Куценко, [c.214]

Основной особенностью оптической голографии является получение трехмерных изображений. [c.315]

В акустической или ультразвуковой голографии для. получения голограммы используются звуковые волны. Целью здесь является, как и при всех вышеописанных способах формирования изображения, получение оптической картины структур, не поддающихся прямому оптическому наблюдению. [c.316]

Если требуется за один этап получить трехмерное изображение, что> практикуется в оптической голографии, то нужно было бы прн процессе съемки (получении голограммы) выбрать такую большую апертуру, что даже и оптически уменьшенная оптическая голограмма имела бы достаточно большие размеры (с длиной стороны по меньшей мере в несколько сантиметров). Апертура длины стороны (с учетом коэффициента 10 ) прн этом должна, была бы составлять по меньшей мере несколько метров, что для практики слишком много. [c.319]

Для акустической голографии возможность числового восстановления изображения в настоящее время имеет гораздо более важное значение, чем для оптической голографии. При этом регистрируемые ультразвуковые сигналы преобразуются в чис-ловую форму, и волновое поле объекта (точнее распределение интенсивностей в нем) восстанавливается с помощью ЭВМ. В качестве изображения нас интересует распределение интенсивностей в месте нахождения объекта, которое можно представить, например, с помощью графопостроителя. На рис. 13.17 показано в качестве примера восстановление (двумерное) объекта размером около 2 мм на глубине 100 мм (эталонный отражатель в стали). При числовом восстановлении разрешающая способность тоже получается плохой, т. е. трехмерное изображение получить практически невозможно. [c.319]

Фаза сигнала как информативный параметр до сих пор используется сравнительно редко из-за относительной сложности ее регистрации. Однако регистрация разности фаз между опорным синусоидальным сигналом и сигналом, который возникает на пьезоприемнике после прохождения объекта УЗ-волной, порожденной опорным сигналом, создает возможность получения ультразвуковых изображений аналогично тому, как это осуществляется в оптической голографии. К сходным результатам можно прийти, регистрируя волны, порожденные дифракцией на дефекте (см. ниже). [c.113]

Для измерений в реальном масштабе времени эксплуатации или при проведении регламентных работ с остановкой объектов могут быть использованы как широко применяемые, так и новые методы и средства — оптические, физические, механические, электромеханические. К ним можно отнести внешний осмотр, ультразвуковую и магнитную дефектоскопию,. методы проникающих жидкостей и фотоупругости, тензометрию, виброметрию, термометрию, акустическую эмиссию, термовидение, рентгенографию, томографию, голографию и др. При этом оказывается, что в настоящее время отсутствуют универсальные методы, позволяющие одновременно вести измерения всех указанных выше параметров — а, t, I. Наибольшими возможностями обладают методы тензометрии, термометрии, акустической эмиссии, термовидения и голографии. [c.94]

Волна от изучаемого объекта может быть восстановлена по опорной волне, и наоборот. Если по опорной волне восстановить отраженную от объекта волну, то последнюю можно рассматривать как действительное или мнимое изображение объекта. Голографию можно применять для интерферометрии прозрачных сред. По голограмме плоской невозмущенной коллимированной волны в любой момент времени удается восстановить эту волну при помощи опорной волны. Если голограмму после обработки поместить в первоначальное положение, в котором она записывалась, то отраженную от объекта волну можно точно восстановить в пространстве. Таким образом, если взять реальную, отраженную от объекта волну и восстановленную, то они будут полностью совпадать, и поэтому никакой интерференции между ними наблюдаться не будет. Однако если в области отраженной от объекта волны имеется оптическое возмущение, то там, где разность хода достигает величины, кратной длине волны, возникает темная полоса. Эти полосы (так называемые "полосы на бесконечности") аналогичны полосам, получаемым в интерферометре Маха - Цендера. [c.156]

Словарь содержит около 20 тысяч терминов и сложных словосочетаний, широко используемых в современных американских и англо-язычных научных изданиях. Отражена основная терминология по теоретическим и прикладным аспектам оптики, типам, конструкциям и характеристикам оптических и оптико-электронных приборов, технологии оптического приборостроения, методам и средствам оптического контроля. Словарь включает также лексику, применяемую в квантовой электронике, точном машине- и приборостроении, физике, астрономии, голографии. [c.176]

Недостатком всех известных фотохромных материалов, прежде всего органических, является то, что они под влиянием тепла и света постепенно разрушаются и фотохромные свойства утрачиваются после некоторого относительно небольшого числа циклов превращений. Пока это число не превышает 10 —10 циклов. Это ограничение наиболее существенно для важнейшего, вероятно, применения фотохромных материалов в будущем. Действительно, поскольку фотохромные процессы (12.5) можно рассматривать как акты записи информации, фотохромные материалы могли бы приобрести в будущем большое значение в вычислительных машинах с оптической памятью. Поскольку запись информации на фотохромных материалах связана с молекулярными процессами, они позволяют достичь большой плотности записи, большей, чем при применении электрической или магнитной записи. Важно также, что ввести и извлечь информацию при помощи света (лазерная голография) можно значительно быстрее, чем при помощи электрических импульсов. Над решением этой проблемы, прежде всего над увеличением числа циклов, интенсивно работают во всем мире. Предполагают, что вычислительные машины четвертого поколения будут иметь оптическую память. [c.357]

Наиболее совершенный способ оптической записи объемных предметов — голография с его помощью можно было бы создать очень полезные пособия для изучения стереохимии, однако это пока еще дело будущего. [c.14]

Схема, предложенная Бэрчем [46] для интерференционной голографии прозрачных объектов, позволяет получить интерференционную голограмму фазового объекта при однократной экспозиции, но качество таких интерферограмм ниже, чем прп использовании двухступенчатого метода. Интерферометр Бэрча работает как интерферометр с диффузным стеклом его характеристики подобны характеристикам дифракционного интерферометра, описанного Краусхаром. Параллельный световой пучок малого диаметра, испускаемый лазером, расширяется вогнутой линзой (или объективом микроскопа). Мнимая фокальная плоскость этого расходящегося пучка проецируется в плоскость исследуемого участка t—1 линзой L и объективом ь Пучок частично рассеивается диффузным стеклом 5Р, расположенным в фокальной плоскости объектива 1 и выполняющим функцию делителя светового пучка. Основной пучок (сплошные линии) минует фазовый объект и используется в качестве сравнительного иучка. Рассеянный свет (штриховые линии) проходит через фазовый объект, в котором происходит сдвиг фаз. Фотопластинка НР, на которую фотографируется голограмма, расположена в фокальной плоскости объектива Ьо. Плоскость диффузного стекла проецируется на плоскость фотопластинки объективами Ь и Ьо. Комбинация лучей основного пучка и дифрагировавшего света со сдвигом фаз дает интерференционную голограмму. Чтобы получить интерференционную картину, проявленную голограмму устанавливают на прежнее место в оптической системе (без фазового объекта). Линза съемочной камеры, например Ьз, воспроизводит интерферо1рамму в илоскости изобра- [c.80]

Монокристаллические материалы составляют основу современной полупроводниковой и вычислительной техники, оптических квантовых генераторов, методов голографии. Искусственные монокристаллы получают различными способами из расплавов, рас-,1 . парообразной или твердой фазы. В первом твердотельном х /ооре, построенном в 1960 г., в качестве рабочего элемента использован монокристалл рубина. Рубин — это кристалл корунда (а-АЬОз), содержащий примеси ионов хрома, Сг+ . Присутствие ионов хрома придает кристаллам корунда красную окраску. В оптических квантовых генераторах (ОКГ) чаще всего применяют бледно-розовый рубин с содержанием хрома около 0,05%. При повышении количества хрома окраска становится уже ярко-красной, а в дальнейшем переходит в зеленую. Кристаллы рубина по своим физико-химическим свойствам в определенной степени уникальны и отвечают всем требованиям, предъявляемым к материалам для ОКГ. Они обладают высокой теплопроводностью, что позволяет избежать их саморазогрева во время работы, имеют высокую оптическую и механическую однородность, исключающую паразитное поглощение и рассеяние энергии, обладают высокой термической, механической и химической стойкостью. Монокристалл рубина для ОКГ должен быть длиной от 50 до 300 мм и диаметром 5—25 мм. Кристаллы такого размера получают синтетическим путем. Одним из наиболее распространенных методов синтеза монокристаллов рубина остается способ, предложенный в 1891 г. Вернейлем. Ультрадисперсный порошкообразный оксид алюминия, легированный оксидом хрома (1П), попадает в пламя кислородно-водородной горелки, где температура достигает 2000 °С, плавится и опускаете) на расплавленную верхнюю часть [c.158]

Быстрое развитие голографии в начале 60-х гг., тесно связанное с применением лазеров, привело к идее создания голографических запоминающих устройств. До сих пор еще не найден идеальный оптический регистрирующий материал, который удовлетворял бы всем техническим требованиям, таким, как чувствительность, быстродействие, сохранение информации и др. Пока приоритет сохраняется за несколько необычным классом материалов так называемых электрооптических кристаллов. Здесь особо следует выделить нецентросимметричные кристаллы, обладающие сег-нетоэлектрическими свойствами, например ниобат лития ЫЫЬОз. Голографическую запись первоначально осуществляли на чистых кристаллах ниобата лития. Однако такой материал обладает очень низкой чувствительностью к записи. Качество записи удалось резко повысить при легировании кристаллов ниобата лития ионами переходных элементов, например ионами железа. Голограммы, записанные на монокристаллах сегнетоэлектриков, обладают различной стабильностью — от нескольких секунд, например материал на основе Ва2ЫаЫЬ5015, до многих недель (иМЬОз, легированный ионами железа). [c.159]

Разрабатывают новые способы обработки информации, где очень перспективна вычислительная ультразвуковая голография. Например, используя пьезопреобразователи, как на рис. 1.4, сканируют больщой участок (порядка 200X200 мм) поверхности объекта контроля. Получаемую при этом информацию направляют в память ЭВМ. Дальнейшую обработку всей информации, полученной на большом участке сканирования, выполняют на ЭВМ, используя те же алгоритмы, которые реализуются в оптической голографии при наложении световых пучков. Благодаря этому удается значительно точнее представить форму и размеры выявляемых дефектов и более обоснованно судить об их влиянии на работоспособность изделия. [c.19]

Устройства визуализации полей СВЧ-диапазона дают возможность получить голографическое изображение объекта (физическая голограмма). Помимо, этого голограмму можно получить и расчетным путем на ЭВМ и вывести ее на графопостроитель или передать по линиям связи на значительные расстояния (расчетная голограмма). В радноволновом контроле голографические методы не имеют пока широкого пр именения, но могут оказаться эффективными там, где надо изучать объемное изображение или вести обработку информации оптическими методами. Особенностью голограмм радиоволнового контроля являются их большие размеры, что определяется длиной волны СВЧ-колебаний, и в соответствии с этим необходимость уменьшения полученных голограмм в тысячи раз для наблюдения их в видимом диапазоне. Это приводит к менее подробному, чем в диапазоне видимого света, изучению контролируемого объекта в радиодиапазоне. Вместе с тем радиоволновая голография имеет преимущество при контроле крупногабаритных объектов, когда важно оценить общую конфигурацию и отклонение от заданной формы или размеров. Примерами таких объектов, где применение голографических методов целесообразно, является контроль антенн большого размера, имеющих правильную форму тел вращения (сфера, параболоид, гиперболоид, плоскость или конус и т. п.), и различных крупногабаритных тел из диэлектрических материалов. Расчетные голограммы, масштабируемые до необходимого значения, в этих случаях могут выполнять роль эталона, с которым производится сравнение контролируемого объекта. В целом голографические методы могут оказаться необходимыми как при проведении контроля одиночных объектов уникального назначения с помощью расчетных голограмм, так и при контроле крупногабаритных изделий массового производства, поскольку в первом случае затраты не являются решающим фактором, а во втором — они окупаются за счет массовости продукции. [c.161]

Голограммы могут быть получены физическим путем с помощью оптических установок или расчетным путем с помощью ЭВМ и специальных графических устройств (бинарные голограммы). Так как голограмма получается за счет интерференции световых волн, прошедших различный путь до регистрирующей фотопленки, необходима высокая когерентность, монохроматичность и стабильность источника света, что особенно существенно при больших разностях хода лучей. Наилучшие из современных лазеров могут обеспечить выполнение требуемых условий при расстояниях до 30 м. Две интерференционные линии на голограмме находятся на расстоянии /и = Я/(з1п а/2), где а — угол между направлениями сигнального и опорного лучей. Поскольку наименьшее расстояние между линиями на голограмме примерно равно длине света, т. е. в видимом диапазоне 0,35—0,75 мкм, то пленка для голографии должна иметь высокую разрешающую способность — 2000— 5000 линий/мм. Работа с такой пленкой требует большой освещенности и значительного времени экспозиции. Во время экспозиции необходимо выдерживать постоянные показатели окружающей среды, так как их изменения не должны приводить к появлению приращений элeктpичe Roй длины у одного из лучей более чем на четверть длины волны, иначе структура интерференционных полос будет нарушаться (смазываться, расплываться). Указанные осо- [c.265]

Если в качестве базы используется тело болта, и возможен свободный доступ к его торцам, то контролю подлежит изменение его длины. В противном случае тело болта препарируют, в него помещают встроенные индикаторы (тензорезисторы либо металлические стержни с известными физико-механическими свойствами). Иногда для определения усилий затяжки контролируют деформацию шайб специальной конструкции (концентрических, индикаторных колец, пневмотензошайб). Могут быть использованы также специальные покрытия головки болта, цвет которых изменяется при изменении напряжения. Изучаются возможности контроля осевых усилий по деформации торцовой поверхности головки болта с помощью наклеенных на нее тензодатчиков или с применением методов оптической голографии. [c.181]

Если в дополнение к амплитуде в качестве первичной из- меряемой величины учитывается также и фаза звукового дав--ления, то получается метод, обобщенно называемый акустической голографией (раздел 13.14)—по аналогии с оптической голографией. При этих способах можно применять и непрерывные звуковые волны, и импульсы. Несплошность материала при этих методах может выявляться и изображаться, во-первых, своим затеняющим действием (как при теневом методе), и во-шторых, по излучаемой ею (отраженной) волне, т. е. по ее эху. [c.190]

В 1948 и 1949 гг. Габор опубликовал свои фундаментальные работы по голографии [500, 501] —см. раздел 13.14. Он показал, что при помощи когерентного света можно записать-трехмерное волновое поле на двухмерной пленке. После изобретения лазера в начале 1960 х гг. началось техническое развитие оптической голографии [914]. Несколько позже (1965— 1966 гг.) появились первые работы по теме ультразвуковой голографии (Грегусс [570], -М.юллер и Шеридон [1074], Тёрстон [1522]). [c.194]

Принцип голографии поясняется на примере оптической голографии по Кейту и Упатнику [914] —см. рис. 13.13. Пучок [c.314]

Имеется несколько разновидностей ультразвуковой голографии с различной техникой съемки и восстановления изображе-н 1я. Некоторые из них характеризуются тем, что акустическая голограмма формируется на плоском детекторе за один этап при наложении волны от объекта и сравнительной волны, как это было описано применительно к оптической голографии (процесс съемки). Для этого в принципе пригодны все эффекты, описанные в разделах 13.1 —13.11, т. е. ранее освещавшиеся способы формирования изображения (или акустико-оптические-преобразователи) могут быть превращены в голографический метод, если добавить сравнительную волну. [c.316]

Больщое различие в длинах звуковых волн, используемых для съёмки голограммы, и электромагнитных волн, используемых для восстановления (их отношение примерно равно 10 ),. ведет к сильному искажению оптически восстановленной картины размеры по глубине увеличиваются пропорционально этому соотношению длин волн. Однако такого искажения изображения можно избежать соответствующим уменьшением оптической голограммы (в соотношении длин звуковых и электромагнитных волн). Впрочем, в таком случае неискаженное оптическое изображение получится настолько мелким, что для получения приемлемых изображений его придется оптически увеличить, что снова повлечет за собой искажения по глубине. Такое принципиальное ограничение акустической голографии ведег к практически полной потере трехмерности осевая разрешающая способность метода невелика. Каждое изображение практически содержит иифермацию только об одной плоскости. Однако при параллельном смещении плоскости изображения трехмерное волновое поле объекта можно реконструировать по крайней мере последовательно. [c.319]

Литература обзорного характера на русском языке по этому вопросу ограничена. Читателю можно рекомендовать книги Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л,, "Оптическая голография", "Мир", М., 1973. [c.155]

Для изучения свойств твердой фазы используют радиометрию и спектрометрию 110], электронную и оптическую микроскопию [И, 12], рентгеноструктурный и рештенофазовый анализ [13, 14], электронографию и автоионную микроскопию [15, 16], эманационный и дилатометрический методы [17, 18], метод изотопного обмена и осциллометрию [19—21], диэлькометрию и седиментометрию [22, с. 101—150 23], светорассеяние и лазерную голографию [24, 25], локальный рентгеноспектральный и ионнозондовый анализ [26, 27], авторадиографию [28] и метод БЭТ [29]. Каждому из этих методов посвящена специальная литература и они здесь не рассматриваются. [c.238]

Часто применяют газовые лазеры (на СОг с добавкой гелия и азота) с длиной волны 106 ООО А при мощности 1 кВт. Они могут иметь электронную накачку, обеспечивающую воспроизводимые импульсы по ширине и частоте повторения (включая единичные импульсы). Аргоновые и криптоновые лазеры, в которых атомы возбуждены до ионов, обычно не обеспечивают энергию, достаточную для испарения, хотя длина волны их излучения составляет 4000—6000 А. Обычные гелий-иеоновые лазеры, используемые для оптической юстировки, голографии и т. д., имеют еще меньшие мощности и поэтому не пригодны для испарения твердых материалов. [c.426]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология