Содержание

Вступление

1 Голография в измерительной технике

1.1 Применение голографии

1.2 Методы и средства голографии

2 Оптическая голография

2.1 Голография станционарных объектов

2.2 Методы галографии динамических объектов и нестанционарных

процессов

3 Голографические системы СВЧ диапазона. Системы

топографической регистрации с получением

восстановленного изображения в реальном масштабе времени

4 Заключение

5 Список использованных источников Вступление

В 1948 г. английский ученый Д. Габор предложил метод запи­си и восстановления волнового фронта, который назвал гологра­фией (от греческого слова «голос», что означает весь).

Голографический метод записи волновых фронтов на фотопластин­ке (голограмме) в отличие от фотографического, дающего только плос­кое изображение объекта, дает полный образ объекта.

Активное развитие голографии началось с 1962—1963 гг. с появле­нием лазеров, обеспечивающих возможность получения когерентного излучения, необходимого для записи голограмм.

Д. Габор в 1971 г. за изобретение голографии был удостоен Нобелевской премии. Ю.Н. Денисюку за предложенный метод записи голо­грамм и последующие работы в области голографии в 1971 г. присужде­на Ленинская премия. Столь высокая оценка работ основоположников голографии свидетельствует о важности этой отрасли науки и техники.

Голография возникла на базе двух технических наук: оптики и ра­диотехники.

В оптике наблюдают и изучают законы прохождения про­странственных спектров и образов объектов через оптические тракты.

Причем классическая оптика изучает линейные преобразования пространственных образов (спектров) оптическими системами. В радиотех­нике наблюдают и изучают законы прохождения временных сигналов через радиотехнические тракты, в которых, как правило, присутству­ют преобразователи (модуляторы, детекторы, корреляторы), соверша­ющие нелинейные преобразования временных сигналов.

3

В голографии, как и в оптике, подвергаются обработке и наблюде­нию пространственные спектры и образы объектов, но они проходят через тракты, содержащие, как и в радиотехнике, нелинейные элементы, которые по своему действию эквивалентны радиотехническим детекто­рам, модуляторам, корреляторам.

Таким образом, голографический процесс аналогичен процессу в радиотехническом передающем или приёмном тракте, в котором временные сигналы, являющиеся функциями одной координаты времени, заменены на пространственные образы, в общем случае зависящие также от времени, т. е. являющиеся функциями трёх или четырёх ко­ординат. Уже только из этого очевидны огромные возможности голографии, позволяющие воспроизвести практически все известные в ра­диотехнике процессы, но с увеличением на три единицы количества сте­пеней свободы.

4

1 Голография в измерительной технике

1.1 Применения голографии

Голография — это метод записи волнового фронта, рассеянного объектом на некотором регистраторе (например, на плоской фотопла­стинке), и последующего восстановления записанного волнового фрон­та. Она позволяет получать с помощью одного измерительного прибо­ра, одновременно очень большую и, как правило, непрерывную ин­формацию об объекте измерения. В отличие от обычной фотографии на фотопластинке (голограмме) записывается не изображение объекта, а волновая картина рассеянного объектом света. Голограмма получает­ся в результате интерференции разделенного на две части монохрома­тического потока электромагнитного (или акустического) излучения: рассеянного телеграфируемым объектом и прямого (опорного) пуч­ка, падающего на голограмму, минуя объект. Интерференционная картина, зарегестрированная на проявленной фотопластинке в резуль­тате сложения волновых фронтов, отображается на ней в виде совокуп­ности интерференционных полос с различной плотностью почернения. Наибольшая плотность почернения соответствует волновым фронтам, пришедшим в фазе (где поля складываются), а наименьшая — волно­вым фронтам, пришедшим в противофазе. Таким образом, отображаемая на голограмме картина волновых фронтов в общем случае не имеет сход­ства с реальным объектом и тем не менее содержит информацию об объекте.

При восстановлении записанного на фотопластинке волнового поля голограмма просвечивается только опорным лучом. В резуль­тате возникают два видимых объемных изображения голографируемого объекта — мнимое и действительное. При фотографировании мни­мого изображения фотоаппарат можно фокусировать на отдельные де­тали объекта, расположенные на различных расстояниях от плоскости голограммы. Действительное изображение в различных его сечениях может регистрироваться непосредственно на фотопластинку без при­менения фотоаппарата.

5

Голограммы обладают рядом интересных свойств. Так, например, волна от каждой точки диффузно отражающего объекта (либо прозрач­ного объекта, освещенного через диффузный рассеиватель) распределя­ется по всей голограмме. Если такую голограмму разбить на куски, то по любому из них можно восстановить изображение всего объекта. Интересным свойством восстановленных голографических изображений является возможность их взаимодействия с реальными объектами, освещенными тем же источником, что и голограмма, либо с другими голографичёскими изображениями. На этом свойстве основаны голографическая интерферометрия, пространственная фильтрация и распо­знавание образов . Не менее интересной является возможность регистрации ряда голограмм на одну фотопластинку при помощи не­скольких опорных пучков, падающих на нее под различными углами. Вращая такую фотопластинку при восстановлении, можно наблю­дать десятки кадров быстро протекающих процессов.

Благодаря возможностям, свойственным голографии, голографический метод находит многочисленные практические применения. Большинство этих применений относится к технике измерений раз­личных станцинарных и динамических объектов. Из практических применений голографии в оптическом диапазоне частот в первую очередь следует отметить объёмные измерения при помощи стереоско­пических и интерферометрических методов.

Стереоскопические методы позволяют определять, так же как это делается в фотограмметрии, форму объекта по его объёмному голограческому изображению и координаты характерных точек объекта. Такие измерения можно производить методом «реальной марки», тоесть с помощью фотодатчика, автоматически перемещающегося в области действительного изображения объекта. Для увеличения точности и удобства измерения на поверхности объёмного изображения создают систему линий путем последовательной записи на одной и той же пластинке двух голограмм с незначительным различием в длине волны источника излучения либо с двумя близкими по углу с сигналь­ными лучами.

6

Для этих же целей объект может быть помещен в сосуд, который поочередно заполняют двумя различными газообразньми средами с заранее известными показателями преломления.

Используя стереоскопические методы, можно по объемным голографическим изображениям определять форму осколков взрыва, пузырей в газожидкостном потоке, а также координаты их центров, следы треков в пузырьковых камерах, обнаруживать патологические изменения внутреннего строения глаза человека по его трехмерному изображению. При этом в отличие от обычных стереоскопических изображений голографическое изображение может рассматриваться с различных ракурсов, вплоть до получения полного изображения объекта с углом обзора 360°.