ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА
ИЗМЕРЕНИЙ
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ
ПРЕЛОМЛЕНИЯ В ПРОЗРАЧНЫХ
ФАЗОВЫХ ОБЪЕКТАХ
Издание официальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва
РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам ИСПОЛНИТЕЛИ
Б. М. Степанов, д-р физ.-мат. наук (руководитель темы);
А. Г. Беляев; Н. Г. Власов, канд. физ.-мат. наук;
И. Н. Гусева; Е. А. Кузнецова, канд. физ.-мат. наук;
А. Мальцева; Ю. А, Пресняков, канд. физ.-мат. наук;
В. И. Сачков, канд. техн, наук; В. Т. Черных
ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам
Член Госстандарта Л. К. ИСАЕВ
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15 апреля 1983 г. № 1959ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Государственная система обеспечения единства
измерений
М
ГОСТ
8.488—83
State system of ensuring the unity of measurements.
Measurement techniques of index of refraction ' distribution in transparent phase objects ОКСТУ 0008
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15 апреля
1
с 01.07,34
983 г. № 1959 срок введения установленНастоящий стандарт устанавливает методику выполнения измерений распределения показателя преломления в прозрачных фазовых объектах типа пламени, газовых потоков, плазмы, прозрачных твердых тел и т. д. при условии непрерывного распределения показателя преломления внутри измеряемой области.
Стандарт не устанавливает методику выполнения измерений распределения показателя преломления прозрачных фазовых объектов, имеющего разрывы внутри объекта или на его границе, а также содержащего в измеряемом сечении непрозрачное тело.
ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
При измерении распределения показателя преломления должны быть выполнены операции, указанные ниже:
подготовительные работы и внешний осмотр аппаратуры (пп. З.1.—3.2);
опробование аппаратуры (п. 3.3);
юстировка оптической схемы голографического интерферометра и получение голограмм (п. 4.1);
Для проведения измерений должны быть применены приборы, материалы и оборудование, указанные в справочном приложении.
УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
Метод измерений распределения показателя преломления в прозрачных фазовых объектах основан на голографической интерферометрии и заключается в получении, наблюдении и интер-
Издание официальное Перепечатка воспрещена
★
© Издательство стандартов, 1983 претаиии интерференционных картин, образованных световыми волнами, из которых хотя бы одна записана и восстановлена голограммой. Для получения голографических интерферограмм с целью последующей обработки в соответствии с данной методикой допускается использовать в зависимости от специфики задачи измерения метод двух экспозиций или метод реального времени.
При проведении измерений должны быть соблюдены следующие условия:
температура окружающего воздуха (20±4)°С;
давление (100±4) кПа;
относительная влажность воздуха (65± 15) %;
напряжение питающей сети (220±4) В;
частота питающей сети 50 Гц с допускаемыми отклонениями по ГОСТ 13109—67.
Необходимо обеспечить затемнение помещений.
Операции по разд. 3 и 4 должны выполнять лица, имеющие квалификацию не ниже III группы по технике безопасности при эксплуатации электроустановок с напряжением свыше 1 кВт и знакомые с правилами эксплуатации голографических измерительных установок типа УИГ-12 и газовых лазеров типов ЛГ-38 и ЛГ-52.
Операции по обработке голографической информации должны выполнять лица, имеющие квалификацию оператора вычислительной машины типа ЕС ЭВМ.
ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ
Перед проведением измерений должны быть выполнены следующие подготовительные работы: х
включение лазеров типов ЛГ-38 и ЛГ-52 согласно инструкции по их эксплуатации;
приготовление проявителя, фиксажа согласно инструкциям;
приготовление 10 %-ного раствора хлорной меди, являющегося отбеливателем; ч
затемнение помещения;
подготовка к работе установки типа УИГ-12 согласно технической документации, утвержденной в установленном порядке.
Внешний осмотр
При внешнем осмотре установки типа УИГ-12 должно быть установлено:
отсутствие дефектов оптических элементов установки;
наличие защитного заземления корпуса установки и элементов защитной электрической блокировки отдельных блоков;
наличие дистиллированной воды во. внутреннем контуре системы охлаждения установки;наличие воды в водопроводной сети;
свободная подвеска виброустойчивого сто'ла для установки типа УИГ-12.
Опробование
При опробовании должны быть проведены следующие операции:
включение и выключение установки типа УИГ-12;
проверка перемещения подвижных частей установки, крепления оптических элементов в юстировочных приспособлениях;
визуальная проверка наличия непрерывного излучения газового лазера типа ЛГ-38;
визуальная проверка работы системы охлаждения; юстировка импульсного лазера согласно паспорту.
ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
Юстировка оптической схемы голографического интерферометра и получение голограмм
Число направлений просвечивания зависит от степени асимметрии распределения показателя преломления в объекте. Для объектов с аксиальной симметрией используют одно направление просвечивания. Для стационарных объектов, не обладающих аксиальной симметрией, получают т голографических интерферограмм по схеме черт. 1а, каждый раз поворачивая объект вокруг оси, перпендикулярной к плоскости чертежа и проходящей через объект, на угол л/m; при этом число направлений просвечивания объекта должно быть не менее трех. Для нестационарных объектов, не обладающих аксиальной симметрией, используют оптические схемы, обеспечивающие не менее трех направлений просвечивания.
В оптической схеме на черт. 1а, как и на схемах черг. 1—4, угол (Э между объектным и опорным лучами не должен пре- выщать 0тах = 2 arcsin ——, где X —■ длина волны лазерного излучения; S — разрешающая способность используемого носителя.
Отношение интенсивностей объектного и опорного лучей следует подбирать близким 1:1. В качестве источника когерентного излучения для стационарных объектов используют газовый лазер типа ЛГ-38 (черт. 1а), установленный на виброустойчивом столе установки типа УИГ-12. При измерении распределения показателя преломления в нестационарных объектах источником излучения служит импульсный лазер (черт. 16). При измерении распределения показателя преломления в нестационарных объектах больших размеров (более 100 мм) дополнительно используют импульсный усилитель, входящий в состав установки типа УИГ-12.При измерениях распределения показателя преломления в объектах, характеризующихся быстропротекающими однократными изменениями, необходима синхронизация импульса когерентного излучения импульсного лазера и исследуемой фазы излучаемого процесса.
Оптическую схему для измерений распределения показателя преломления в стационарных объектах юстируют в последовательности, приведенной ниже:
закрепляют на поверхности виброустойчивого стола приспособления УИГ .1.30.000 так-, чтобы на них установить малые рейтеры УИГ 1.12.000 с оптическими элементами согласно черт. 1а;
закрепляют в юстировочных головках РО 4Г.24.00.000 зеркала 2, 7, 8 и делительную пластину 9;
устанавливают юстировочные головки, универсальный держатель для крепления фотопластинки, стол УИГ 1.11.000 для размещения объекта 5, афокальные насадки 3 и 6 в малые рейтеры УИГ 7.10.000.
в
а—для стационарных объектов; б—для нестационарных объектов; в—участок схемы с большой апертурой сигнального пучка
Черт. 1
устанавливают малые рейтеры на приспособления УИГ 1.30,000, по схеме черт. 1а; .
включают газовый лазер 1 и ориентируют оптические элементы схемы в соответствии с черт. 1а, используя в качестве оптической оси луч лазера;
афокальные насадки 3 и 6 устанавливают так, чтобы потоки излучения были совмешены в плоскости фотопластинки 4.
При измерениях в объектах размерами более 100 мм за объектом устанавливают объектив 4 (черт. 1в), который фокусирует прошедший через объект поток излучения так, чтобы его диаметр совпадал с диаметром опорного луча, формируемого афокальной насадкой 6. Афокальные насадки 4 и 2 должны обеспечивать освещение всего объекта.
Голографические интерферограммы получают в затемненном помещении. Допускается для освещения объекта использовать зеленый фильтр. Перед экспонированием перекрывают луч тазового лазера перед делительной пластиной 9, затем закрепляют в универсальном держателе фотопластинку (носитель) и экспонируют ее. Время экспонирования определяют предварительно экспе- . риментально для каждого вида используемого носителя и составляет 1—30 с в зависимости от экспонируемой плошади и чувствительности носителя.
После первого экспонирования проводят необходимые изменения в объекте (нагревают, нагружают и т. п.) либо объект убирают из оптической схемы. Затем освещают фотопластинку второй раз с тем же временем экспонирования, после чего выполняйт ее химико-фотографическую обработку. В зависимости от типа объекта получают голографические интерферограммы в полосах конечной или бесконечной ширины. >
Оптическую схему голографического интерферометра . для измерений в нестационарных объектах<(черт. 16) юстируют в два этапа. Вначале совмещают оптические оси импульсного рубинового лазера с длиной волны 0,69 мкм и газового лазера типа ЛГ-52. Последний используют для построения и юстировки схемы, а импульсный лазер применяют при получении голографической интерферограммы. Для совмещения оптических осей используют схему интерферометра (делительная пластина П и зеркала 13, 14), которую собирают и юстируют в последовательности, приведенной ниже:
на виброустойчивом столе закрепляют приспособления УИГ 1.30.000 так, чтобы впоследствии на них можно было установить малые рейтеры УИГ 1.12.000 с делительной пластиной 3, зеркалами 4, 13, 14 и диафрагмой 2 согласно черт. 16;
устанавливают согласно черт. 16 на эти приспособления малые рейтеры с делительной пластиной 3, зеркалами 4, 13, 14, закрепленными в юстировочных головках РО 41.24.00.000 и диафрагмой 2, закрепленной на торце штыря УИГ 1.00.055;
пропускают луч газового лазера 1 через диафрагму 2 и ориентируют делительную пластину 3 и зеркала 4, 13, 14 так, чтобы лучи, прошедшие через делительную пластину 3, отразились от зеркал 4, 13, 14 делительной пластины 3, и вновь от зеркал Ц,/
4 совместились и попали на диафрагму 2;
отодвигают малый рейтер с зеркалом 14 по приспособлению от своего рабочего положения и ориентируют импульсный лазер 15 так, чтобы луч газового лазера 1, пройдя путь от делительной пластины 3 через зеркала 4 и 13, попал на выходное окно импульсного лазера 15 (на черт. 16 не показан); при этом луч, отраженный от выходного зеркала импульсного лазера, должен попасть на диафрагму 2. Оптическая ось импульсного лазера 15 оказывается совмещенной с оптической осью газового лазера 1.
,4.1.7. На втором этапе проводят юстировку голографической схемы. Для этого устанавливают рейтер с зеркалом 14 в рабочее положение, а рейтер с зеркалом 13 отодвигают по приспособлению УИГ 1.30.000. Юстировку голографической схемы проводят аналогично юстировке схемы черт. 1а в соответствии с п. 4.1.4, при этом луч газового лазера 1, отраженный от зеркала 14, совпадает с направлением оптической оси. После завершения юстировки оптической схемы дважды экспонируют фотопластинку в соответствии с п. 4.1.5, предварительно отодвинув зеркала 13 и 14 из рабочего положения, используемого при юстировке схемы. Для экспонирования фотопластинки используют лазер 10.
Для нестационарных объектов, не обладающих аксиать- ной симметрией, получают одновременно серию голографических интерферограмм. Оптическая схема голографического интерферометра, обеспечивающего т направлений просвечивания, приведена на черт. 2. Юстировку интерферометра проводят в два этапа. На первом этапе совмещают оптические оси импульсного и газового лазеров. Газовый лазер используют для построения и юстировки оптической схемы, а импульсный лазер — при получении голографических интерферограмм. Для совмещения оптических осей используют схему интерферометра (зеркала 4—6 и делительную пластину 3), которую собирают и юстируют в последовательности, приведенной ниже:
. на виброустойчивом столе закрепляют приспособления УИГ 1.30.000 так, чтобы на них можно было установить малые рейтеры УИГ 1.12.000 с зеркалами 4—6, делительную -пластину 3 и диаф- пагму 2;
устанавливают на эти приспособления малые рейтеры с зеркалами 4—6 и делительной пластиной 3, закрепленными в юстировочных головках РО 41.24.00.000 и диафрагмой 2, закрепленной на конце штыря УИГ 1.00.055: