Оптические методы

Оптические методы диагностики основаны на анализе взаимодействия оптического излучения (ОИ) с объектом контроля (ОК). Информационными параметрами ОИ являются пространственно-временные распределения его амплитуды, частоты, фазы, поляризации и степени когерентности. Для получения диагностической информации используют изменение этих параметров при взаимодействии ОИ с ОК в соответствии с явлениями интерференции, дифракции, поляризации, преломления, отражения, поглощения, рассеяния, дисперсии света, также изменение характеристик самого ОК под действием света в результате эффектов фотопроводимости, фотохромизма, люминесценции, электрооптических, механооптических (фотоупругость), магнитооптических, акустооптических и других явлений.

Основными информационными параметрами объектов оптического контроля являются их спектральные и интегральные фотометрические характеристики, которые в общем случае зависят от строения вещества, его температуры, физического (агрегатного) состояния, микрорельефа, угла падения излучения, степени его поляризации, длины волны. Использование оптического излучения как носителя информации перспективно. Электромагнитное поле по природе многомерно, что позволяет вести многоканальную (многомерную) обработку информации одним устройством с большой скоростью, определяемой скоростью света в данной среде.

При работе с приборами визуального контроля важно правильно использовать свойства зрения оператора. Зрение (видение) является сложным динамическим нелинейным процессом, включающим сканирующие, конвергенционные (фокусирующие) и адаптационные (изменение диаметра зрачка) движения глаз и обработку зрительной информации в центральной нервной системе человека. В практической работе оператор решает зрительную задачу, состоящую из следующих элементов: обнаружение из фона, различение в деталях и распознавание конкретного объекта как обобщенного образа. В ряде случаев необходимо измерение изображения объекта или другие операции, связанные с его обработкой. Вероятность успешного решения зрительных задач зависит от контраста объекта, его углового размера, яркости фона и времени наблюдения.

В составе оптических приборов контроля наиболее перспективно применение лазерных источников. Применение лазеров позволяет существенно расширить границы традиционных методов диагностики и создать принципиально новые методы оптической диагностики, например, голографические, акустооптические и др., основанные на использовании основных свойств лазерного излучения – монохроматичности, когерентности и направленности.

Для контроля геометрии объектов широко применяются оптико-электронные приборы, которые принято делить на фотокомпенсационные, фотоследящие и фотоимпульсные. В отдельную группу выделяют телевизионные, лазерные и растровые системы. Основной частью оптической системы этих приборов является объектив для получения изображения контролируемого изделия. В ряде случаев используют волоконно-оптические световоды. В качестве сканаторов в современных приборах применяют в основном фотодиодные или ПЗС-линейки и двумерные матрицы с дискретной структурой светочувствительного слоя и электронной схемой развертки.

Для контроля деформаций, изменений зазоров и амплитуд вибраций используются лазерные волоконно-оптические интерферометры, позволяющие регистрировать перемещения порядка 0,01 мкм.