NO823663L - Fremgangsmaate og apparat til holografisk testing - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører ikke-destruktiv testing ved hjelp av middeltid-holografisk vibrasjonsanalyse.

I US-patentskrift 3.548.643 som har generell■befatning

med fremgangsmåten for holografisk vibrasjonsanalyse, er det i forbindelse med fig. 11 særlig beskrevet en spesiell metode for analysering av en gjenstands struktur ved opprettelse av et middeltid-hologram for gjenstanden, mens denne vibreres.

US- patentskrift 3.645.129 beskriver en fremgangsmåte som gjør

det mulig å fastslå fullstendighetsgraden for en skjøtfuge mellom to elementer, ved å opprette et middeltid-hologram for fugen,

mens denne vibreres. Det hevdes i dette patentskrift, i motset-ning til den foreliggende oppfinnelse, at det kan være nødvendig å opprette flere hologrammer med varierende rystelsesfrekvens og vibrasjonsintensitet, for å fremkalle vibrasjonsinterferens-linjer som angir særtrekk med forskjellige egenskaper ved objektet .

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til ikke-destruktiv testing ved anvendelse av ett enkelt middeltid-hologram som eks-poneres mens gjenstanden som testes, utsettes for en rekke vibra-sjoner av tilfeldig frembrakte frekvenser innenfor en avgrenset båndbredde.

En utførelsesform av oppfinnelsen er vist, delvis i riss

og delvis skjematisk, i den medfølgende tegning.

Figuren viser en utførelsesform av oppfinnelsen, hvor en laser 100, eksempelvis en argonlaser, utsender en stråle 102

mot et speil 104, for å danne en referansestråle 106, og en annen del av strålen 102 passerer gjennom en åpning 105 i speilet 104,

for å danne en objektstråle 108. Ved hjelp av et speil 110 reflek-terer strålen 108 gjennom et romfilter 112 og reflekteres atter av et speil 114, for å belyse et testobjekt 107. Dette testobjekt 107 kan eksempelvis bestå av en rund gjenstand med en sylindrisk

skjøt mellom en sylinderformet del og en innvendig slitedel. Gjenstandens form er selvsagt uten betydning for oppfinnelsen.

Det er også uvesentlig om skjøtfugen som testes med henblikk på sin fullstendighet, er synlig i hologrammet, eller om bare yttersiden av den sammenføyde del er synlig.

Ved hjelp av et speil 116 reflekteres referansestrålen

106 gjennom et romfilter 118, og rettes mot en fotografisk plate 120 som er festet til en plateholder 122. Referansestrålen og den reflekterte strålning fra testgjenstanden 107 i objektstrålen kombineres for opprettelse av et hologram i overensstemmelse med de kjente prinsipper for holografi, som er omtalt i US-patentskrift 3.548.643.

Testobjektet 107 bringes i svingninger ved hjelp av en

del 219 som er fast forbundet med et element 217 som overfører vibrasjonskrefter fra en piezoelektrisk vibratorinnretning 216 til delen 219 og tjener som holder for et kalibrert akselerometer 218. Dette akselerometer 218 avgir et signal som forsterkes i en forsterker 220 og gjengis på et digitalvoltmeter 222 som be-nyttes for overvåking av styrken av de krefter som overføres til testobjektet. Signaler til den piezoelektriske vibratorinnretning 216 leveres av en slumpsignalgenerator 210 som frem-bringer elektrisk "hvitstøy" som modifiseres av et båndpassfilter 212 som eksempelvis er anordnet for gjennomslipping av frekvenser mellom 10 og 30 kilohertz. I en forsterker 214 blir signalene fra båndpassfilteret 212 forsterket for videreføring til vibratorinnretningen 216. Hele aggregatet er montert på et isolasjonsbord 101, for at de optiske komponenter skal bibeholdes stabile under hologramfremstillingen, og den piezoelektriske vibratorinnretning 216 er i tillegg isolert mot bordet ved konvensjonelle midler som vil være velkjent for den fagkyndige.

Når anordningen er i funksjon, vil vibrasjonsakselerasjonen som ledes til testobjektet 107, resultere i overføring av vibra-sjonsenergi gjennom testobjektet 107 og til den sammenføyde grenseflate mellom de to deler. Hvis skjøten er homogen, vil det flateparti av objektet som er synlig i hologrammet, vibrere stort sett ensartet, bare i avhengighet av objektets karakteris-tiske egenskaper. Hvis skjøten derimot ikke er homogen og det eksisterer en usammenbundet sone i det parti av objektet som er synlig i hologrammet, vil delen nærmest hologrammet vibrere uavhengig av den annen del under innvirkning av den overførte akselerasjon, og et antall innbyrdes overliggende interferens-linjer vil komme til syne i hologrammet. Interferenslinjene strek-ker seg over en sone av samme størrelse som det usammenbundne parti av skjøtfugen, og vibrasjonsamplityden og følgelig mørk-hetsgraden for interferenslinjene i det eksponerte hologram,

vil avhenge av vibrasjonsamplityden og vibrasjonsfrekvensen i forhold til den usammenbundne flatesones resonansfrekvens.

Testobjektet godtas eller forkastes i avhengighet av det antall defekter som avsløres ved granskning av det fullstendige hologram. Det ovennevnte US-patentskrift 3.645.129 avviker fra den foreliggende oppfinnelse ved å hevde at det vil være nødven-dig å eksponere flere hologrammer ved ulike frekvenser og ulike intensiteter, for å kunne oppdage samtlige, usammenbundne soner.

En slik fremgangsmåte er selvsagt tidkrevende og omstendelig

og lite egnet som testmetode i overensstemmelse med oppfinnel-

sens formål.

Det er konstatert at ved overføring av tilfeldige vibra-sjoner til et testobjekt, vil samtlige usammenbundne soner av-sløres effektivt innenfor et vidstrakt dimensjonsområde, og antallet hologrammer som kreves i denne forbindelse, kan reduseres drastisk. I det spesielle tilfelle som er vist på tegningen,

er den testede gjenstand sylinderformet, og av den grunn er ikke hele skjøtflaten synlig i samme hologram. Hologrammet vil i dette tilfelle gjengi ca. 1/4 av gjenstanden, og en fullstendig granskning gjennomføres ved dreining av gjenstanden og eksponering av en rekke hologrammer. For andre testobjekter kan det være tilstrekkelig å eksponere et enkelt hologram.

I det viste utførelseseksempel er de optiske armaturer

og testobjektet stabilt fastspent til isolasjonsbordet 101, og piezo-vibratorinnretningen 216 er isolert mot bordet, for å unngå forstyrrelse av hologrammet. Det har vist seg at tilfredsstil-lende resultater kan oppnås dersom piezo-vibratorinnretningen innstilles for å påføre testobjektet en akselerasjon av ca. 150

g. Det er videre konstatert at antallet og plasseringen av klem-mene for fastspenning av testobjektet 107 til bordet 101, ikke påvirker fremgangsmåtens mulighet til å avsløre usammenbundne soner. Styrken av vibrasjonene som overføres til testobjektet, varierer i de forskjellige tilfeller. Det foretrekkes å anvende en kraft som bevirker vibrering av de usammenbundne soner men som bare gir resonansbølger med meget små amplityder, slik at

defekter i skjøten vil fremstå med maksimal klarhet.

Claims (4)

1. Apparat for holografisk testing av et objek,karakterisert vedat det omfatter: anordninger (100,104) for frembringelse av en optisk objektstråle (108) og en referansestråle (106), organer (110,114) for overføring av objektstrålen til et testobjekt, anordninger (116,118) for samtidig overføring av referansestrålen og utstrålning fra testobjektet til en lysfølsom detektor (12 0) under en forutbestemt eksponeringsperiode, signalfrembringende anordninger (210) for avgivelse av elektriske signaler med frekvenser som er tilfeldig fordelt innenfor et frekvensområde, et filter (212) for gjennomslipping av en del av de tilfeldig fordelte frekvenser innenfor et forutbestemt frekvensområde for frembringelse av et styresignal, og en innretning (216) som, i avhengighet av styresignalet, bevirker at testobjektet vibreres mekanisk, under eksponerings-perioden, med akselerasjonskrefter av forutbestemt middelstør-relse.

2. Apparat i samsvar med krav 1,karakterisertved at frekvensintervallet ligger mellom 0 og 50 kilohertz.

3. Fremgangsmåte for holografisk testing av et objekt,karakterisert vedprosesstrinn som omfatter: frembringelse av en objektstråle (108) og en referansestråle (106) av optisk strålning, overføring av en objektstråle til testobjektet (107), samtidig overføring av referansestrålen og en utstrålning fra testobjektet til en lysfølsom detektor (120) under en forutbestemt eksponeringsperiode, frembringelse av elektriske signaler med frekvenser som er tilfeldig fordelt innenfor et forutbestemt frekvensområde, omdanning av de elektriske signaler til mekaniske akselerasjonskrefter med samme frekvensegenskaper som de elektriske signaler, og vibrering av testobjektet ved påvirkning av de mekaniske akselerasjonskrefter under den forutbestemte eksponeringsperiode.

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 3,karakterisert vedat frekvensområdet ligger mellom 0 og 50 kilohertz .