关于全息干涉量度术介绍

[拼音]：quanxi ganshe liangdushu

[外文]：holographic interferometry

进行高精度测量的主要光学方法之一。能实现非接触的测量。一般光学干涉量度只能测量形状比较简单、表面光洁度很高的零件，而用全息干涉计量方法则能将应用范围扩展到具有任意形状的三维漫射表面的物体。无论其表面光洁度如何，都能相对分析测量到光学公差的精度。由于全息图具有三维性质，使用全息技术允许从不同视角，通过干涉量度方法去考察一个形状复杂的物体。因此全息干涉量度分析在无损检验、微应力应变测量、形状和等高线的检测、振动分析、高速光学等多种领域中已得到广泛的应用，并已解决了用其他手段难以解决的问题。

全息干涉量度，其 *** 作的基本程序与全息记录相似，只是在记录时根据需要进行一次曝光(实时全息干涉法)、两次曝光（双曝光全息干涉法、夹层全息法）和连续曝光（时间平均全息干涉法）。它们都是根据波面干涉原理，在再现象上出现一系列干涉条纹。这些条纹代表了沿观察轴线方向的等位移轮廓线。条纹间隔代表的位移量大致等于记录中所用相干光源波长的一半。

它同光学干涉原理是一样的。用一般全息术记录一张物体未经变形时的全息图。再将这张全息图精确地放在原记录位置上。由原参考光作照明光，让它在原物位置产生再现像。被研究的物体在原来位置作微小变形，同时也用激光照明。全息图衍射的原始物波和物体散射的物波会产生干涉条纹，条纹的形状就反映了物体的形变。这种方法可以观察物体的形变过程，因此也叫实时全息干涉法。

在同一张全息图上记录同一物体变形前后的二张全息图。它记录了物体在不同时刻的二个波面。再现时，二个波面之间产生干涉，称为两次曝光全息干涉。通过条纹的计算，可以确定物体的形变和位移。二次曝光全息将物体形变的二种状态冻结在全息图里，可以保存，在没有原物时也能再现这种变化。但是一张全息图只能保留一种比较状态。

用二张全息干板分别记录物体二个状态的物波信息。记录时，用一对全息干板放在特制的可以精确定位的全息片架上。曝光、显影后，每张全息图放在原来的位置都能精确地再现原物波。

如果取处理后的第一状态拍摄的另一对全息干板的前板和第二状态拍摄的另一对全息干板的后板，一起小心地放回原片架，用激光再现则可以得到物体的像以及反映二状态形变差的一组干涉条纹。

夹层全息具有补偿作用，即利用夹层全息片的移动来补偿物体形变所产生的条纹，用以精确地测量形变。如果物体倾斜形变倾角为θ1，作二张夹层全息片放回原处再现，转动夹层全息片架，当物体条纹消失时片架倾斜θ2，它们的关系为：

(1)

小角度近似可写成：

θ1＝(d/2ln)θ2， (2)

式中d 为干板玻璃片厚度，n 是玻璃折射率，l 是物体到干板的距离。通常d＝1.3mm，l＝1000mm，则角放大率θ2/θ1≈2000。可见，这种倾斜角补偿是很灵敏的。可以由夹层全息板的倾斜角来精确地求出物体的微小倾斜位移。

夹层全息也可用补偿关系测出物体的位移形变。另外，根据夹层全息片转动的角度和条纹移动的方向来判断物体形变的方向。采用脉冲激光，这种技术可以应用在高速流体的测量、运动物体的局部形变的测量等方面。

时间平均法常用来研究周期振动物体的运动状态。全息记录时间远比振动周期要长，全息图记录的是物光位相周期变化的积分效果。在线性范围内，再现像的光强I和振动振幅A(x，y)之间是零阶贝塞尔函数关系：

(3)

n是任意常数，θ1是照明方向和振动方向之间的夹角。θ2是观察方向和振动方向之间的夹角。当A＝0时，Jo(0)取极大值，节线处光强最大。随着振幅增大，形成明暗交替的干涉条纹。条纹的光强逐渐衰减，条纹的中心对应于贝塞尔函数极值和根的地方，条纹级数大时条纹对比度是很差的。条纹的间距并非严格等间距，只有在级数高时，才是基本等距的。