Ghostscript wrapper for D:\Digitalizacja\MTS83_t21z1_4_PDF_artyku³y\mts83_t21z1.pdf M E C H AN I KA! TEORETYCZNA I  STOSOWANA 1, 21  (1983) POMIARY  P R Z E M I E SZ C Z E Ń   N ORM ALN YCH   D O  P OWIERZ CH N I  OBIEKTU M ETOD Ą   F OTOG RAF II PLAM KOWEJ  W  Ś WIETLE  BIAŁYM WALDEMAR  B A C H M A C Z JERZY  P I S A R E K Politechnika  Czę stochowska Wstę p P raca  prezentuje  m etodę   projekcyjną   fotografii  plamkowej,  wykorzystują cą   n iekohe- ren t n e  ź ródła  ś wiatł a, pozwalają cą   wyznaczyć  norm alną   do  powierzchni  obiektu  skł adową wektora  przemieszczenia. M etoda  w  swej  istocie  zbliż ona  jest  do  m etody  rastrów,  [8]  [9]  [14]  [15]  [18]  [22], nie  wy- m aga  jed n ak  stosowan ia  precyzyjnych  ukł adów  optycznych  an i  stosowania  specjalnych siatek  (rastrów), n ie stwarza  też trudn oś ci w interpretacji wyników i oszacowaniach bł ę dów. W  m etodzie  propon owan ej  przez  autorów  n a  powierzchnię   obiektu  rzutowana  jest stochastyczna  struktura  plam kowa,  zbliż ona  do  obrazu  plamkowego  obserwowanego  na. powierzchni  przedm iotów  oś wietlonych  ś wiatł em  spójnym.  P odobn ie  jak  w  klasycznej, koh eren tn ej  fotografii  plam kowej  struktura  plam kowa  jest  fotografowana  n a  tej  samej klatce  filmowej  dwukrotn ie,  tzn .  przed  i  po  obcią ż eniu  obiektu.  Otrzymane  w  powyż szy sposób  przeź rocze,  zwane  dalej  • —•  zgodnie  z  przyję tym  w  literaturze  przedm iotu, uporzą d- kowan ym  przez  V.  J.  P AR K S'A  [19]  i  K.  A.  Stetsona  ukł adem poję ć  dotyczą cych  fotografii i  interferom etrii  plam kowej  —  specklogram em ,  m oże  być  analizowane  podobnym i'  m eto- dam i  jak  specklogram y  laserowe  i  pozwala  n a  otrzym an ie  zarówno  m apy  warstwicowej przemieszczeń,  ja k  i  ich  wartoś ci  w  dowolnym  pun kcie  (obszarze)  powierzchni  obiektu. Obszerny  opis  zasady  dział an ia  uż ywanych  do  tego  celu  procesów  optycznych  zawiera praca  [5],  a  przykł ady  ich  zastosowań  praktyczn ych  w  koheren tn ej  fotografii  plamkowej prace  [1],  [3],  [7],  [10],  [16],  [17],  [18],  [19]. Rozwój  fotografii  plam kowej  zapoczą tkowany  został  przez  TOKARSKIEG O  i  BU R C H A  [4], W  1970 r.  F E R N E LI U S i T O M E [12] zastosowali  ją   w  analizie  drgań.  Polowej  analizy  przemiesz- czeń  liniowych  dokon ali  w  1972  r.  AR C H BO LD   i  E N N O S  [1]  i niezależ nie od nich T I Z I AN I [21].. C H I AN G   i  J U AN G   [7] przeprowadzili  w  1976  r.  pom iary  ugię ć  pł yt.  W  Polsce  koheren tn ą fotografią   plamkową   zajmują   się   m .in .  Z .  Orł oś  i  M .  M atczak  (WAT),  J.  Stupnicki  (P oi. Warszawska),  A.  Beł zowski  i  H . K asprzak  (P oi. Wrocł awska),  E.  M róz  (CLO). M etody  fotografii  plam kowej  wymagają   uż ycia  jako  ź ródło  ś wiatła  lasera,  co  ogra- n icza  ich  stosowalność  do  przedm iotów  o  m ał ych  wymiarach.  Istnieją   pon adto  pewne trudn oś ci  w  pom iarach  duż ych  przemieszczeń.  Wad  tych  pozbawiona  jest  m etoda  uieko- 80 W.  BAC H M AC Z ,  J.  P I SAR E K herentnej  fotografii  plamkowej.  W  1975  r.  C.  F O R N O  [11] uzyskał   obrazy  plam kowe  pokry- wają c  badan e  obiekty  specjalną   farbą   odblaskową   i  oś wietlając  je  zwykł ym  reflektorem. C H I AN G   i  ASU N D I  [6] otrzymali efekt  „ sztucznego  plam ko wan ia"  wykonują c  swe  modele z  m ateriał u w  którym  rozproszon a  był a zawiesina  drobn ych  ziaren ek  szkł a. Cechą   wspólną   wymienionych  wyż ej  m etod  koh eren tn ej  i  n iekoheren tn ej  fotografii plamkowej  jest  generacja  struictur  plamkowych  przez  powierzchnię   obiektu.  U moż liwiają one  pom iar  przemieszczeń  ką towych  lub  prostopadł ej  do  kierun ku  obserwacji  skł adowej przemieszczenia  liniowego.  Skł adowa  przemieszczenia  liniowego  równoległ a  do  kierun ku obserwacji  nie jest  n atom iast  przy  ich  pom ocy  wykrywalna.  W  m etodzie  propon owan ej przez  autorów  powierzchnia  obiektu  stanowi jedyn ie  ekran , n a  który  rzutowan a jest  struk- tura  plamkowa  i  którego  przemieszczenia  n orm aln e powodują   proporcjon aln e  przemiesz- czenia  jej  obrazu, rejestrowane  n a  specklogramie.  P ozwala  o n a  n a  pun ktową   i  polową analizę   prostopadł ej do  powierzchni  przedm iotu  skł adowej  przemieszczenia  i  n ie  wymaga stosowania  ani  lasera,  ani  specjalnych  odblaskowych  farb.  M etoda  biał ych  plam ek  pro- jekcyjnych  jest wię c uzupeł nieniem  m etod  opracowan ych przez  F o rn o ,  Asun di  i  C h ian g'a. 1.  I st o t a N m et o d y  projekcyjaej Stanowisko  pom iarowe  (rys.  1)  skł ada  się   z  projektora,  zwanego  dalej  oś wietlaczem plamkowym  i  mał oobrazkowego  aparatu  fotograficznego.  Jeś li  przedm iot  m a  niewielkie wymiary  liniowe  (rzę du  1  m )  m oż na  do  generacji  struktur  plam kowych  uż yć  typowego powierzchnia przedmiotu aparat fotograficzny 6  1  2  3  4  5  7 oiwietlacz plamkowy R ys.  1 P O M I AR Y  P R Z E M I E SZ C Z E Ń   N OR M ALN YC H 81 rzutn ika  przeź roczy  wstawiają c  w  miejsce  przeź rocza  matówkę   wykonaną   metodą   piasko- wan ia.  Obraz  m atówki  rzucony  n a  powierzchnię   przedm iotu  daje  strukturę   plamkową o  wymaganych  param etrach . Przemieszczenie  n orm aln e „x k "  1 przedm iotu powoduje  proporcjon aln e  przemieszczenie  rzutowanych  plam ek.  Ich  obraz  przesuwa  się n a  bł onie filmowej  o wielkość  M  •   y,  gdzie  M  —  powię kszenie  ukł adu  optycznego  aparatu fotograficznego.  Wykon an ie  n a  tej  samej  klatce  fotograficznej  zdję ć  dwu  kolejnych  po- ł oż eń  obiektu  powoduje  nał oż enie się   n a  siebie  odpowiadają cyh  im  struktur  plamkowych podobn ie  jak  dzieje  się   to  w  „ klasyczn ej",  koheren tn ej  fotografii  plamkowej.  P o  foto- chemicznej  obróbce  filmu  przesun ię te wzglę dem  siebie  plamki tworzą   n a  n im rodzaj  mini- siatek  dyfrakcyjnych.  Taki  film  n azwan o  specklogramem.  Jeś li  zmiana  wielkoś ci  prze- mieszczenia  M  •   y  (gradien t) jest  w  rozpatrywanym  obszarze  specklogramu  niewielka,  to prześ wietlając  go  wią zką   lasera  (rys.  2)  uzyskamy  szereg  wią zek  odchylonych  w  pł asz- czyź nie  (y, z)  o  ką ty • &„  =   arc tg(n . A/ M. j>)~.  gdzie  n  =   0,  1, 2,  3  (1) A —  dł ugość fali  ś wietlnej U mieszczają c  w  odległ oś ci  „ L "  za  specklogramem  ekran  , , E "  otrzymamy  n a  nim  szereg równoległ ych  prą ż ków,  tzw.  prą ż ków  Youn g'a,  prostopadł ych  do  przemieszczenia  „ y" specklogram Rys.  2 tego  obszaru  obiektu,  kt órem u  odpowiada  prześ wietlany  wią zką   lasera  fragment  specklo- gram u.  Przemieszczenie  „ y"  wyznaczyć  moż emy  ze  wzoru y  = ~d7W gdzie  d—  odległ ość mię dzy  prą ż kam i. (2) P rą ż ki  You n g'a  odznaczają   się   n a  ogół   niskim  kon trastem ,  zwł aszcza  jeś li  uż ywamy m ateriał ów  fotograficznych  gorszej  jakoś ci.  Z nacznie  lepsze  rezultaty  uzyskać  m oż na stosują c  ukł ad przedstawiony  n a rys.  3, gdzie  1,2  —  soczewki/ + 400  i/ —1000,  3- diagrama, 4 —e k r a n ,  m atówka  lub  bł on a  fotograficzna.  Jako  ź ródło  ś wiatła  zastosowano  laser H e- Ne  typ  LG - 600  o  dł ugoś ci  fali  0,6328 / mi i  mocy  ok.  3  mW  w  modzie  podstawowym. f  4 - X A sptcklogrom Rys.  3 6  Mech. Teoret.  i  Stos.  1/83 82 W.  BAC H M AC Z ,  J,  P I SAR E K Przemieszczenie „ y"  obliczymy  wtedy  ze  wzoru y  = d- M gd zie / '  —  zastę pcza  ogniskowa  ukł adu  soczewek  1 i  2. (3) M oż liwe  jest  również  wyznaczenie  przemieszczenia  „y"  bez  pom ocy  lasera, przy  uż yciu niekoherentnych  procesów  optycznych.  Jedną  ze  stosowanych  przez  autorów  konstrukcji takiego  procesora  omówiono  w  dalszej  czę ś ci  pracy. Jeś li  zarejestrujemy  niezależ nie  od  siebie  zdję cia  struktur  plam kowych  pochodzą cych  od dwu  róż nych  oś wietlaczy  A  i  B, to  znając  geometrię  u kł adu  (rys.  4), w  którym  wykon an o obie  fotografie  moż emy  wyznaczyć  kąt  ,,<%" nachylenia  rozpatrywan ego  fragm entu  „ £ " ' badanej  powierzchni  do  kierun ku  obserwacji  oraz jej  przemieszczenie  n orm aln e  „x„" (4) (5) a  =   arc ctg  — xn  • —' Rys.  4 W  przypadku,  gdy  przystę pując  do  pom iaru  zn am y już  kąt  „ a "  do  wyznaczenia  prze- mieszczeń wystarczy jeden  oś wietlacz  plam kowy.  G dy  oś  optyczn a aparatu  fotograficznego jest  prostopadł a do  powierzchni  obiektu  powyż szy  wzór  przyjmuje  postać (6) Wyznaczone  przemieszczenie  „x„"  nie  jest  przypisan e  ż adn emu  kon kretn em u  pun ktowi obiektu,  lecz  jest  ś rednią  wartoś cią  n orm aln ych  do  jego  powierzchni  skł adowych  prze- mieszczeń  pun któw odpowiadają cych  prześ wietlanemu wią zką  lasera  fragmentowi  specklo- gramu.  D okł adn ość pom iaru  m etodą *,,punktową"  zależy  więc  od  gradien tu przemieszczeń i  ś rednicy  wią zki  analizują cej.  Jeś li  przedm iot  jest  pł aski,  a  jego  wymiary  są  zn aczn ie mniejsze  od  odległ oś ci  od  oś wietlacza  m oż na  analizy  przemieszczeń  dokon ać  m etodą polową,  podobn ie jak  dla  specklogramów  laserowych.  P rzykł ad  u kł adu  optyczn ego  sł u- ż ą cego  do tego  celu, stosowanego  m .in. przez  C hian ga  i  Beł zowskiego  przedstawia  rys.  5. Równoległ a wią zka  ś wiatł a, niekoniecznie spójnego,  skupion a jest w  pł aszczyź nie „F"  przez P OM I AR Y  P R Z E M I E SZ C Z E Ń   N OR M ALN YC H 83 soczewkę   1.  W  tej  samej  pł aszczyź nie umieszczona jest  przesł ona z  mał ym otworkiem  ko- ł owym w  pun kcie A.  M ię dzy  przesł oną , a  soczewką   1, w  odległ oś ci L  od przesł ony  znajduje się   specklogram  „P"  badan ego  obiektu.  Soczewka  2  odwzorowuje  obraz  przeź rocza „ P " ' n a  bł on ie filmowej.  P onieważ  n a  specklogramie  zarejestrowane  są   dwie, przesunię te wzglę - dem  siebie  struktury  plam kowe  peł n ią ce rolę   siatki  dyfrakcyjnej  (a  ś ciś lej  mówią c  zbioru mini- siatek)  rozczepia  on  przechodzą cą   wią zkę   ś wietlną   w  szereg  wią zek  skupionych w  pł aszczyź nie  ogniskowej  „t"  w  pun ktach o współ rzę dnych n -   X - L y - M n =  0, 1, 2 , . . .  %±y. (7) Wprowadzen ie  w  pł aszczyź nie  „f  przesł ony z  m ał ym otworkiem  w  punkcie  A  powo- duje,  że n a  bł on ie filmowej  mogą   być  zarejestrowane  tylko  te  obszary  obrazu przedmiotu, dla  których  ugię ta  przez  specklogram  wią zka  ś wietlna  przechodzi przez pun kt A,  tzn . któ- rych  skł adowa  przemieszczenia  y  w  kierun ku  prostopadł ym do  r\ A   wynosi n-   X - L y*  =   • r- M n =   1 , 2 , 3 . . . (8) Widoczn e  są   on e w  postaci  ukł adu jasn ych  prą ż ków  (warstwie  przemieszczeń ).  Liczbę cał kowitą   „ «"  nazywam y  rzę dem  prą ż ka.  Aczkolwiek  opisany  ukł ad  stosowany  bywa z  powodzen iem  do  analizy  speckł ogram ów  laserowych,  w  przypadku  metody  projekcyjnej n ie  daje  on ukł adów prą ż kowych  wysokiej jakoś ci.  N a przeszkodzie  stoją   t u  m ał e  wymiary (ką towe)  przeź rocza,  duże  przemieszczenia,  stosowanie  materiał ów fotograficznych  niż szej jakoś ci  (ziarnistoś ć,  ch ropowatość  podł oż a, n iejedn orodn ość  warstwy  emulsji).  Zadowa- lają ce  rezultaty  przyn osi  n atom iast  zastosowanie  ukł adu  (rys.  6),  w  którym  soczewka transform ują ca  L I  peł n i  równocześ nie  rolę   obiektywu  odwzorowują cego  obraz.  W  skł ad przedstawionego  n a rys.  6 i  stosowanego  przez  autorów  koheren tn ego procesora  polowego wchodzą :  Laser  LG - 600,  O M  —  obiektyw  m ikroskopowy  x  10,  OP —  obiektyw  powię k- szalnikowy  „ Am ar  S",  D P —  pin h ol o  ś rednicy  ok. 0,01  m m L I  —  soczewka/ + 400,  cj>G4, D 2 —  przesł on a otworowa  lub  szczelinowa,  O —  osł ona,  E —  lustrzan ka  mał oobrazkowa 84 W.  BAC H M AC Z ,  J .  P I SAR E K O D2 L1 DP OP Rys.  6 Z en ith  , , E "  bez  obiektywu.  Ś rednica  otworka  w  przesł onie  D 2  n ie  może  być  mniejsza niż  1 m m ze  wzglę du  n a  silne  plam kowan ie  obrazu  przeź rocza.  W  analizie  przemieszczeń pł askich  powierzchni  korzystniejsze  jest  zastosowanie  przesł ony  szczelinowej  o  szero- koś ci  0,54- 1  m m  i  dł ugoś ci  5- 15  mm.  P rowadzi  o n o  do  skrócen ia  czasu  n aś wietlan ia, polepszania  kon trastu  prą ż ków  oraz,  dzię ki  wię kszej  jasn oś ci  obrazu,  uł atwia jego  obser- wację   n a  matówce  aparatu  fotograficznego.  Z asada  dział an ia  opisanego  ukł adu  jest  po- dobna, jak  przedstawionego  n a  rys.  3,  a  poszczególnym  prą ż kom  zarejestrowanej  struktu- ry  odpowiadają   przemieszczenia: n-   A/ * y- M  •   i] / *  = gd zie  n  =  1 , 2 , ..., Q'f (9) (10) b+e- f Wyprowadzenie  wzoru  10  zawiera  praca  [5].  Bardzo  dobre  wyniki  m oż na  uzyskać  do- konują c  polowej  analizy  specklogramów  otrzym an ych  m etodą   projekcyjną   przy  pom ocy niekoherentnych procesorów  optycznych. 2.  Stosowana  aparatura W  skł ad  oś wietlacza  plamkowego  (rys.  1)  wchodzą :  1 —  oś wietlacz  halogen owy; 2 —  kon den sor f  200 0  110 m m ; 3 —  wykon an a  m echanicznie m etodą  piaskowan ia jedn o- stron n a  m atówka  szklana  150x210  m m ; 4 —  przesł on a  irysowa;  5 —  obiektyw  f  400  0 64 m m ; 6 —  obudowa  ,7 —  pł ytka pł askorówn oległ a.  Obudowa jest  nieprzepuszczaln a  dla ś wiatł a,  ale  zapewnia  chł odzenie ż arówki  halogen owej.  M atówka  i  obiektyw  mają   moż li- wość  obrotu  wokół   osi  pionowej,  co  uł atwia „ o st r e "  odwzorowan ie  struktury  plam kowej przy  nieprawidł owym  oś wietleniu  powierzchni  obiektu.  Z godn ie  bowiem  z  twierdzeniem Scheipfluga- Czapskiego  najlepszą   jakość  rzutowan ego  obrazu  uzyskamy  wtedy,  gdy pł aszczyzny:  przć ź rocza —  m atówki,  soczewki  obiektywu  i  pł aszczyzny  stycznej  d o  po- wierzchni  obiektu  przecinają   się   wzdł uż jedn ej  prostej.  Z astosowan ie  m atówki  um oż liwia odwzorowanie stm ktury plamkowej  n a powierzchniach o dowolnym kształ cie przy stosun ko- wo  niewielkich  stratach  energii  ś wietlnej  i  m ał ych wym iarach  pojedynczej  plam ki.  G ł ę bię ostroś ci  odwzorowania  i  wielkoś ci  plam ek  m oż na w  pewn ym  zakresie  regulować  poprzez zmianę   przesł ony  aperturowej  4.  Z astosowan ie  przesł on  dwuszczelinowych  poprawia P OM I AR Y  P R Z E M I E SZ C Z E Ń   N ORM ALN YC H 85 kon trast  plam ek,  prowadzi  jed n ak  do  zmniejszenia  gł ę bi  ostroś ci.  U mieszczona  przed obiektywem  pł ytka  pł askorówn oległ a  7  posiada  moż liwość  obrotu  wokół   osi  poziomej i jest  pom ocn a przy  okreś lan iu  mał ych przemieszczeń  metodą   kompensacyjną .  Wstawienie w  miejsce  ż arówki  halogenowej  paln ika  lampy  bł yskowej  lub  stroboskopowej  umoż liwia pom iar  przemieszczeń  dynam icznych  i  drgań. 1 2 3 R ys.  7 W  skł ad  n iekoh eren tn ego  an alizatora  pun ktowego  (rys.  7)  wchodzą :  1—ż aró wka; 2- —przesł ona  szczelinowa  o  szerokoś ci  ok.  2  m m ;  3 —  filtr  barwny;  4 —  soczewka tran sform ują ca  f+ 4 0 0  0 6 4  m m ;  5 —  przesł ona  otworowa  0  1 — 4  m m ;  6 —  matówka lub  bł on a  filmowa;  7 —  osł on a.  Ilość  otrzym anych  prą ż ków,  a  wię c  i  dokł adn ość przy- rzą du,  zależy  od  rodzaju  filtru  i  dla  wysokoselektywnych  filtrów  fotograficznych  docho- dzi  do  15- stu.  Bez  filtru  m oż na  otrzym ać  5 -  8  prą ż ków.  Rodzaj  ż arówki  i jej  odległ ość od  soczewki  transformują cej  dobieran o  w  ten  sposób,  by  obraz  wł ókna  odwzorowany  n a bł on ie filmowej  lub  m atówce  był  mniejszy  niż  szerokość  prą ż ka.  P odobn ie jak  dla  analiza- t ora  koh eren tn ego  wielkość  przemieszczenia  opisan a jest  wzorem  3. Schematy  stosowanych  przez  autorów  n iekoheren tn ych analizatorów  polowych  przed- stawia  rys.  8. P rzesł ony  szczelinowe  D j  i  D 2  oraz  wł ókn o  ż arówki  są   do  siebie  równoległ e.  Szerokość szczeliny  D 2  odpowiada  szerokoś ci  obrazu  wł ókn a  ż arówki.  Wszystkie  przedstawione ukł ady  dają   obrazy  prą ż kowe  wysokiej  jakoś ci,  róż nią   się   n atom iast  jasnoś cią   obrazu i czuł oś cią. P rzemieszczenie, odpowiadają ce  poszczególnym prą ż kom opisane jest wzorem 9. Z auważ my,  że  odległ ość  mię dzy  warstwicami  okreś lonej  barwy  jest —  przy  tym  samym gradiencie  przemieszczenia —  proporcjon aln a  do  dł ugoś ci fali.  Każ dej  dł ugoś ci  fali  odpo- wiada  wię c  in n a  struktura  prą ż kowa.  N ał oż one  n a  siebie  dają   on e  charakterystyczny wielobarwny  obraz,  przypominają cy  obrazy  elastooptyczne.  Przemieszczeniu  zerowemu odpowiada  prą ż ek  czarny  lub.  szary. Z astę pując  w  ukł adzie  , , 8c"  soczewkę   LI  obiektywem  „ K e t a r "  f  135  n  3  otrzymano przenoś ny  an alizator  specklogramów  o  dł ugoś ci  90  cm.  M oże  on  pracować  jako  ukł ad polowy  lub  p o  usun ię ciu  obiektywu  L3  i  przesł ony  D 2  jako  analizator  punktowy.  Bł ą d pom iaru  przy  pom ocy  an alizatora  przenoś nego  jest  kilkakrotn ie  wię kszy  (ok.  6 x )  niż w  ukł adach przedstawion ych  wyż ej.  ^  • 86 W.  BACHMACZ, J.  PISAREK a) E 0 D2 L1 specklogram Dl Z r — § > o c ) E O D2 L3 LI D1 Z specklogram Rys. 8 3.  Przykł ad  zastosowania  metody  projekcyjnej P rzydatność  m etody  punktowej  sprawdzon o  n a  przykł adzie  sztywnej  pł yty  o  wymia- rach 2 m x  1 m obracanej o niewielki  ką t wokół  osi pion owej. Jako  oś wietlacza pun ktowego uż yto  tu  rzutn ika  „ P rofil  S"  z  obiektywem  85  m m , zm odyfikowanego  w  sposób  opisan y wyż ej.  Wartoś ci  przemieszczeń  poszczególnych  pun któw  okreś lone  n a  podstawie  specklo- gramów  róż niły się   od  rzeczywistych  o  0, 5+ 4%, przy  czym  wię ksza  wartość  bł ę du odpo- wiada  mniejszym  przemieszczeniom.  Bł ą d  popeł n ian y przy  analizie  specklogram ów  przy pomocy  punktowych procesów  n iekoheren tn ych był  tego  samego  rzę du, ale zakres pom ia- rowy  zmniejszył   się   dwukrotn ie.  Obrazy  prą ż kowe  odpowiadają ce  róż n ym  przemieszcze- n iom  przedstawia  rys.  9.  M odelem ,  n a  którym  sprawdzon o  oś wietlacz  plam kowy  był a pom alowan a biał ą  farbą   emulsyjną   pł yta  ze  szkł a organicznego  o  gruboś ci  3 m m i  wymia- P O M I AR Y  P R Z E M I E SZ C Z E Ń   N ORM ALN YC H 87 R ys.  9 rach  420 x 420  m m ,  utwierdzon a  n a  brzegu  i  obcią ż ona  punktowo  n a  koń cu  boku  prze- ciwległ ego.  Odległ ość  pł yty  od  oś wietlacza  wynosił a  2,5  m,  a  ką t  mię dzy jego  osią ,  a po- wierzchnią   pł yty 45°.  Oś  aparatu  fotograficznego  był a prostopadł a do  pł yty.  Specklogram rejestrowano  n a  m ikrofilm ie.n egatywn ym  „ Su per- o rt o"  wywoł anym  w  5%  wywoł aczu R odin al  R09  i  utrwalan ym  w  utrwalaczu  uniwersalnym  U l .  Z akres  pomiarowy  przy  ana- lizie  specklogramów  pun ktowym  procesorem  koh eren tn ym  wynosił   0,8- ^12  mm , a  bł ą d R ys.  10 pom iarowy  zawierał   się   w  gran icach  0,5 • *•  3%.  Obrót  mię dzy  ekspozycjami  pł ytki pł asko- równoległ ej  umieszczonej  przed  obiektywem  oś wietlacza  o  ką t  zapewniają cy  pionowe przemieszczenie  rzutowan ych  plam ek  o  ok.  1  m m  pozwolił   n a  obniż enie  dolnej  granicy zakresu  pom iarowego  do  ok.  0,1  m m i  ograniczenie  bł ę du  pomiarowego  do  0,5% w cał ym zakresie  pom iarowym .  Wartoś ci  przemieszczeń  opisane  są   w  tym  przypadku  wzorem ; x= >   y  - / • A M- d cosy y —  ką t  nachylenia  do poziom u n orm aln ej  do  prą ż ków Rys.  11 a) Dwuekspozycyjna  fotografia  badanej pł yty (specklogram) b, c, d) Warstwice  przemieszczeń otrzy- mane w  koherentnym procesorze  polowym  przy  róż nych poł oż eniach  szczeliny  filtrują cej  czę stoś ci  przest- rzenne. L Rys.  .12 Warstwice  przemieszczeń otrzymane przy  pomocy procesora z ż arowym  ź ródł em  ś wiatł a. [88] POMIARY  PRZEMIESZCZEŃ   NORMALNYCH   89 Z auważ my,  że cosy  może  przyjmować  wartoś ci  dodatn ie i ujemne.  Wprowadzenie  wstę p- nego  przemieszczenia  plam ek  umoż liwia  (niestety  tylko  dla pł yt)  okreś lenie  zwrotu  prze- mieszczenia  obiektu.  Sposób  wyznaczania  n a podstawie  struktury  prą ż kowej  otrzymanej w  an alizatorze pun ktowym  odległ oś ci mię dzy  prą ż kami „cl" i ką ta „y"  przedstawia  rys. 10. P rzykł ady  struktur prą ż kowych  otrzym anych przy  pom ocy koheren tn ego analizatora polo- wego z przesł oną  szczelinową   0,7 m m pokazan o n a rys.  11,  a wyniki  analizy tego samego spe- cklogram u  w  ś wietle  biał ym  przy  uż yciu  ukł adu  z  rys. 8a  przedstawia  rys.  12.  Zamiesz- czon e obrazy  m oż na traktować jako  wykresy  warstwicowe  ugię ć pł yty  zamocowanej  i ob- cią ż onej  w  opisany  wyż ej  sposób. 4.  Wnioski  i  uwagi M etoda  biał ych  plam ek  projekcyjnych  umoż liwia  punktowy  pom iar  normalnej  do powierzchni  obiektu  skł adowej  przemieszczenia  pł yt  i  m ał o  wyniosł ych  powł ok z dokł ad- noś cią   do 0,02% ich m aksym aln ego  wym iaru  liniowego,  który  może  dochodzić  do  kilku m etrów.  P om iar m etodam i polowymi  m a, ze wzglę du  n a'  mał ą   ilość  obserwowanych  prą ż- ków  i bł ę dy spowodowan e  rozbież noś cią   wią zki  oś wietlają cej,  charakter raczej  jakoś ciowy niż  iloś ciowy.  U kł ady  sł uż ą ce do rejestracji  i  analizy  specklogramów  mogą   być wykonane niewielkim  kosztem  z  elementów  dostę pnych  n a  krajowym  ryn ku  fotograficznym.  Sze- roki  zakres  dopuszczalnych  wym iarów  obiektów,  ł atwość  przygotowania  ich do badań, stosun kowo  duża  dokł adn ość pom iarów  i  ł atwość  interpretacji  ich wyników,  bezkontak- towy  charakter  pom iaru,  duża  ilość  informacji  zawartych  w  pojedynczym  specklogramie i  jego  m ał e  wymiary,  moż liwość  stosowania  tan ich , krajowych  materiał ów  fotograficznych oraz  tan iość  i  dostę pn ość  aparatury  przemawiają   za  szerszym  zastosowaniem  metody zarówn o  w  warun kach  laboratoryjnych,  jak i  przemysł owych.  D o jej  wad zaliczyć  trzeba konieczność  pracy  w  zaciem nieniu, dość  wą ski  zakres  pomiarowy  uzależ niony każ dorazo- wo  od param etrów  oś wietlacza,  czasochł onną   obróbkę   fotograficzną   przeź rocza. Literatura  cytowana  w tekś cie 1.  E. ARCH BOLD ,  A. E.  EN N OS, Displacement  measurement from  double- exposura  laser photographs,  Opt. Acta,  19, 253- 271. 2.  W. BACHMACZ,  J.  PISAREK,  W yznaczanie  statycznych i  dynamicznych  przemieszczeń duż ych  obiektów metodą  interferometru  plamkowej, IX  Symp.  Badań  D oś w.  w  Mechanice  Ciał a  Stał ego"  Warszawa 24  -  27.IX.1980. 3.  A.  BEŁZOWSKI,  M.  KASPRZAK,  Zastosowanie  interferometrii plamkowej z rekonstrukcją  polową   w  bada- niach nieniszczą cych  IX Symp.  Badań  D oś w. w Mechanice  Ciał a  Stał ego.  Warszawa  24  -  27.IX.1980. 4.  J. M.  BU RCH ,  J. M.  TOKARSKI,  Opt.  Acta  15  N o2,  101/ 1968. 5.  W. T .  CATH EY,  Optyczne przetwarzanie  informacji i holografia,  PWN ,  Warszawa  1978. 6.  CH IAN G , Asundi — Applied  optics,  19  N o  14 s.  152  M y  1980. 7.  F .  P.  CH IAN G , R.  JU AN G , L aser speckle interferometry for plate  bending problems, Appl.  Opt.  Vol.  15 N o  9  (1976). 8.  Doś wiadczalna  analiza  odkształ ceń i naprę ż eń ,  pod  redakcją   Z .  ORŁOSIA.  rozdz. 7. A.  BU TT- H U SSAIM:  Metody  mory.  PWN ,  Warszawa 1977. 9.  A. J.  D U RELLI, V.  J.  PARKS, Moire Analisis of  Strain Prentice  H all  Inc.,  Englewood Cliffs,  New  Jersey 1970. 90  W .  BACHMACZ,  J.  PISAREK 10.  R. K.  E R F , Speckle metrology,  Academic Press, N ew  York  1978. 11.  C.  F ORN O,  W hite light speckle photography for  measuring  deformation  strain and shape,  Opt. and  laser technology,  oct.  1975. 12.  N .  FERN ELIUS,  C.  TOME,  J.  opt.  Soc.  Am.  6,  559. 13.  M .  F RAN CON ,  Optika spjekwov,  Izd.  Mir,  Moskwa  1980. 14.  H .  G I G ER ,  Opt.  Acta  15  nr  5  s.  511,  1968. 15.  JOG EU X,  Appl.  Optics  15,  s.  1241 - 1248,  1976. 16.  M.  KASPRZAK,  Interferometria  plamkowa  w  zastosowaniu  holografii  do  badań  nieniszczą cych.  P r. N auk. Inst. F iz. P . Wr.  Seria:  SPR N r 36/ 80 Wrocł aw  80, s.  128 -  158. • "* 17.  M .  M ATCZAK,  Metoda plamkowa w:  D oś wiadczalna  analiza  odkształ ceń  i  naprę ż eń ", P WN ,  W- wa 1977. 18.  E.  M R Ó Z ,  T echnika plamkowa—jej  porównanie z  interferometrią   holograficzną  i  techniką   mory  w; H olografia  optyczna.  PWN ,  W- wa  1980. 19.  V. J.  PARKS,  T he range  of  speckle metrology.  Exp.  Mech. June  1980. 20.  L. M.  ROG ERS, N oncoherent  Óptocal  Processing,  Willey  and  Sons  1977. 21.  H . J.  TizrANi,  Opt.  Commun.  5.  271,  1972. 22.  W.  VOCKE,  K. U LLM AN N ,  Experimental  Dehnungsanalise,  D ehngitter  und  Moireverfahren  VEB Fachbuchverlag,  Lipsk  1974. P  e  3  IO  M  e AH AJ 1H 3  n E P E M E I I C S H H H   M E T O D O M   C I I E K J I O B  ( I M T H H C T L I X  C T P YK T YP ) B  B E J I O M   C B E T E B  p aSo ie  npeflcraBJieH   H OBŁ I H   BapwaHT  iweTOfla  c n ewio B.  IlHTHHCTaH  cTfSyrcrypa,  n ojiyqeH a  c n o - MaTOBoro  creKJia  npoeKTHpyeTCH   Ha noBepxH ocTt  H ccneflyeiworo  o&beKta.  H a  ocH OBamra (bo Torpachmr  Ó6t>efcra  flo-   H  H ocne  HarpyjKeHHJi  orrpeAejisnorca  nepefneni/ SHna,  K  aH ajra3y  cnei