Diagnostyka Pomiarowa Maszyn - wykorzystywanie interferencji w badaniach

nieniszczących.- laboratorium

Imię i nazwisko:
Piotr Łuczak

Kierunek:
Mechtronika, 2 st,
niestacjonarne

Nr albumu:
118541

Prowadzący:

Data wykonania ćwiczenia:

Ocena:

1. Wstęp teoretyczny:

Wzrost wymagań związanych z jakością materiałów, złączy, produktów powoduje, że

badania nieniszczące są coraz częściej wykorzystywane w procesach produkcyjnych oraz w
eksploatacji urządzeń technicznych.
Badania nieniszczące pozwalają na wykrycie nieciągłości materiałowych w badanym
materiale, złączu, urządzeniu lub jego wyposażeniu bez wywołania zmian ich właściwości
użytkowych. Dzięki nim można monitorować cały cykl życia produktu i eliminować wady
oraz zapobiegać awariom. Przeprowadzanie badań nieniszczących na każdym etapie
wytwarzania bądź eksploatacji gwarantuje zachowanie odpowiedniego poziomu
bezpieczeństwa.

Termin ‘interferencja’ odnosi się do każdej sytuacji, w której dwie lub więcej fal

nakłada się w przestrzeni. W opisie zjawiska interferencji stosujemy zasadę superpozycji
liniowej: Kiedy dwie lub więcej fal nakłada się na siebie, to wypadkowe wychylenie w
każdym punkcie i w każdym momencie może być znalezione przez dodawanie wychyleń w
tym punkcie wywoływanych przez poszczególne fale tak, jak gdyby każda z nich
występowała tam oddzielnie.

Interferencja (nakładanie się) fal może prowadzić do ich dodawania się i wzmocnienia

(interferencja konstruktywna) lub do odejmowania się i wzajemnego wygaszania
(interferencja destruktywna). Kiedy nakładające się fale mają ten sam kierunek i długość fali
λ oraz są zgodne w fazie wtedy występuje interferencja konstruktywna. Amplituda fali
wypadkowej jest dwa razy większa niż amplituda A obu fal oddzielnie. Ponieważ natężenie
fali I jest proporcjonalne do kwadratu jej amplitudy (I ~ A

2

) to natężenie fali wypadkowej jest

czterokrotnie większe niż natężenie każdej z fal oddzielnie. Jeżeli obie spotykające się fale są
przesunięte względem siebie o połówkę długości fali, czyli drgają w przeciwfazie to
rezultatem ich nałożenia się będzie ich całkowite wygaszenie.

Elektroniczna interferometria plamkowa (ESPI- Electronic Speckle Pattern

Interferometry) jest optyczną metodą pomiaru deformacji powierzchni badanych elementów.
ESPI jest odmianą interferometrii holograficznej opartej na analizie światła laserowego
rozproszonego na optycznie chropowatej powierzchni. W procesie interferencji biorą udział
dwie wiązki. Pierwsza oświetla badaną powierzchnię, a odbite od niej światło interferuje z
drugą tzw. wiązką odniesienia (może to być wiązka równoległa bądź wiązka rozproszona na
chropowatej powierzchni). Wynik interferencji rejestrowany jest w postaci obrazów
plamkowych przy pomocy kamery. Poprzez proces odejmowania rozkładów intensywności
(obrazów plamkowych) przed i po deformacji otrzymujemy prążki korelacyjne, z których
generowaną są mapy fazowe. Mapy fazowe zawierając informacje o kierunku i wartościach
173 deformacji. Są podstawą do wyznaczenia polowych rozkładów przemieszczenia dla
każdego kierunku z osobna

2. Stanowisko:

Stanowisko badawcze Składa się , z Wibrometru VibroMap 1000, który używa lasera o

długości fali, która wynosi 532 nm oraz puszki z magnesem.

3. Przebieg ćwiczenia:

W trakcie cwiczenia nalezało zbadać magnes, który był umiejscowiony na puszccze.

Stopniowo zwiększalismy częstotliwość wzbudzania, przez co na ekranie komputera
mogliśmy zauważyć jak to wpływa na prześwietlany element. Poniższe tabele
przedstawiają nastawione częstotliwości i odpowiadające im ilości piktogramów na
ekranie, podczas gdy badanie przebiegało na puszce z magnesem przyczepionym z tyłu.
Druga tabela przedtawia pomiary, gdy magnes znajdował się na przedniej ścianie.

4. Wnioski:

Zasada działania systemu ESPI jest oparta na zjawisku plamkowania. Efekt ten

występuje podczas oświetlenia chropowatej powierzchni wiązką wysoce spójnego
promieniowania. Chaotyczna interferencja fal wtórnych powstających w wyniku
rozproszenia promieniowania na powierzchni daje charakterystyczne obrazy plamkowe.
Obrazy plamkowe uzyskane wskutek oświetlenia powierzchni wiązką spójnego
oświetlenia laserowego rejestrujemy przed (obrazy referencyjne) oraz po deformacji
badanego elementu. Porównanie obrazów plamkowych pozwala na uzyskanie prążków
korelacyjnych i w efekcie otrzymanie wyniku w postaci map fazowych (przesunięcie w
fazie wiązki oświetlającej wskutek deformacji).