В голографической интерферометрии диффузно-отражающих объектов способы создания сдвига изображения путем деления по волновому фронту или амплитуде неприменимы в тех случаях, когда величина сдвига превышает разрешение оптической системы. Согласно /1/, эту трудность можно преодолеть с помощью специальной операции устранения спекл-шума в изображении на этапе его восстановления. Покажем, что возможны и другие варианты голографических интерферометров сдвига для объектов с диффузно-отражающей поверхностью. Очевидно, что соответствующим изменением между экспозициями распределения фаз в освещающем объект волновом поле можно добиться того, что расположение интерференционных полос для недеформированного объекта будет эквивалентно случаю его деформирования при стационарном пучке освещения /2,3/. Практически это означает, что при правильном выборе знака изменения фазы пучка освещения произойдет полная компенсация фазовых изменений объектного волнового фронта. Таким образом, если в предметной плоскости осуществить пространственный сдвиг освещающего излучения, то голографическая интерферограмма будет характеризовать результат

из поверхностей изгибаемой плоской тонкостенной детали 1 освещают коллимированным лазерным излучением . C помощью замкнутой оптической системы, состоящей из плоских зеркал 2...5 и объективов 6,7, сфокусированное изображение единичного увеличения этой поверхности проецируют со сдвигом Δ₁ на обратную поверхность детали и регистрируют ее голограмму Г с наклонным опорным пучком и спеклограмму сдвига СГ. Диафрагмы 8,9 служат для регулирования области пространственной когерентности освещающего излучения, которая, согласно /4/, должна разрешаться оптической системой регистрации голограммы и наблюдения изображения и иметь размер, превышающий интервал корреляции микроструктуры исследуемой поверхности. Заметим, что в предлагаемом интерферометре размер области пространственной когерентности освещающего излучения определяет также диапазон измерений поперечных и продольных относительных перемещений точек поверхности, которые разнесены между собой на величину сдвига Δ₁.

Особенность данной схемы - использование для освещения излучения, обладающего частичной пространственной когерентностью. В отличие от традиционных случаев проецирования на исследуемую поверхность вспомогательной спекл-структуры, например /5/, нарушение контраста интерферограммы может быть вызвано декорреляцией освещающей спекл-структуры вследствие незначительного изменения условий ее формирования. Для устранения этого недостатка необходимо ввести ряд ограничений на диапазон линейных и угловых перемещений объекта: 1. Величина абсолютных и относительных изгибных перемещений оптически сопряженных на разных поверхностях точек объекта меньше размеров области когерентности освещающего излучения; 2. Разность фаз лучей, отраженных от точек обратной поверхности, удаленных между собой на величину элемента разрешения оптической системы освещения, не превышает при наклоне объекта ±; 3. Объект расположен в параксиальной области оптической системы освещения. Его перемещения из своей плоскости не приводят к смещению относительно поверхности исследования освещающей спекл-структуры на величину, большую ее среднего поперечного размера.

Предположим, что зрачок проецирующей оптической системы имеет малые размеры, так что импульсный отклик достаточно широк, чтобы обеспечить корреляцию регистрируемых световых полей, отраженных от исследуемой поверхности в нагруженном и ненагруженном состояниях конструкции. Рассмотрим условия компенсации фазовых намерений при изгибе конструкции, когда сфокусированное изображение обратной поверхности проецируется на исследуемую без сдвига Δ₁ по пространственной координате. Во второй экспозиции комплексная амплитуда рассеянного поверхностью (х₃,у₃) излучения в некоторой плоскости (х₃,у₃) (плоскость голограммы, либо плоскость, оптически сопряженная со спеклограммой) может быть записана:

Здесь - угловой спектр рассеянного излучения в плоскости (х₃,у₃)

-комплексная амплитуда излучения, рассеянного исследуемой поверхностью, представляющая свертку импульсного отклика проецирующей оптической системы и поля, рассеянного обратной поверхностью конструкции, умноженную на комплексный коэффициент отражения исследуемой поверхности :

(здесь масштаб изображения, передаваемого в плоскость m=1). -перемещения тонкостенной детали, направленные по нормали к ее поверхности; α и β - направляющие косинусы рассеянного излучения.

В выражении (1) множитель вынесен из-под знака интегралов (2) и свертки (3) как медленно меняющийся в силу малости величин и предположения, что его период значительно шире импульсного отклика проецирующей оптической системы. Из анализа выражения (1) следует, что для осуществления полной компенсации фазовых изменений объектного волнового фронта, наблюдаемого через голограмму, необходимо, чтобы направляющие косинусы α и β удовлетворяли условию

Рассмотрим теперь случай, когда оптическая проецирующая система передает сфокусированное изображение с одной поверхности на другую со сдвигом Δ₁. Предположим, что величина разности перемещений на базе Δ₁, как и самых перемещений существенно меньше продольного размера спеклов, освещающих поверхности (х₃,у₃). Учитывая (4), после несложных преобразований получим выражения для комплексной амплитуды света, достигающего голограммы во второй экспозиции:

Таким образом, фазовые изменения объектного излучения в некоторой плоскости (х_Г,у_Г) при изгибе конструкции пропорциональны приращению перемещений Δw(х₃,у₃) на базе. равной величине сдвига Δ_Г. Это обстоятельство позволяет при регистрации голографической интерферограммы получать полосы первых, а спекл-интерферограммы сдвига - вторых пространственных производных поля перемещений. Предполагая малым зрачок оптической системы наблюдения, запишем интенсивность в плоскости изображения при восстановлении голограммы:

где случайная фаза при отражении от диффузной поверхности; Δ₀ - величина оптического сдвига при записи спеклограммы.

Оценим чувствительность измерений с помощью полученных интерферограмм. Согласно (6), для голографической интерферограммы при λ = 0,63мк и Δ₁ = 3мм цена полосы составляет рад, что совпадает с ценой полосы спекл-интерферометра сдвига при стационарном пучке освещения объекта. Для интерферограммы сдвига (7) при λ = 0,63мкм, Δ₁=Δ₀ = 3мм цена полосы мм^-1. Таким образом, при толщине объекта 1...10мм возможно непосредственное измерение изгибных деформаций с пороговой чувствительностью

5. Pawluczuk R., Kraska Z. Duffuse illumination in hologphic double-apperture interferometry. – "Appl. Opt.", 1985, 24, № 18, p.3072-3078.