本发明专利技术提供了一种实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜，该剪切方棱镜由二个普通光学玻璃磨制的直角三角棱镜组成，其中一个直角三角棱镜的斜面上镀有半透半反膜，这二个直角三角棱镜的斜面用光学胶粘合在一起形成方棱镜，该方棱镜的一个反射面是磨去一个楔角α的斜面，α在１′至２０′之间，在方棱镜的光线入射面和出射面镀有增透膜，两个反射面均镀有全反射膜。本发明专利技术采用普通光学玻璃取代了现有技术中昂贵的方解石晶体，通过对普通光学玻璃制备的方棱镜进行磨制得到了图像错位的剪切方棱镜，实现了剪切电子散斑干涉，结构简单，成本低廉，成像效果好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及剪切电子散斑干涉检测方法中所用的剪切方棱镜，属于实现剪切电子散斑干 涉的剪切方棱镜
技术介绍
利用渥拉斯顿棱镜作为剪切器件的传统剪切电子散斑干涉技术，可以测量物体变形的离 面位移导数场，进而可以进行无损检测。目前，实现剪切电子散斑干涉的器件和方法有以下 二种1. 常用的是图1所示利用方解石晶体或者石英晶体制成的渥拉斯顿棱镜 该棱镜是由两个直角棱镜组成，当一束光垂直入射到棱镜表面上时，在后表面形成两束互相分开的，振动方向互相垂直的平面偏振光。当光线进入第一块棱镜后寻常光0光和非寻常光e光沿同一方向进行，但是它们的速度并不同。在进入第二块棱镜以后，由于第二块棱镜的光轴垂直于第一块棱镜的光轴，所以在第一块棱镜中的寻常光变成了非寻常光，非寻常光变成了寻常光，在两块棱镜的界面上将分别以相对折射率"J""和"。/ 折射，结果两束光线将在第二块棱镜中分开，并在离丌棱镜时再次折射而形成一定角度分开的偏振光，它们的 振动方向互相垂直。出射光的夹角近似为p = 2 sin—1 [("() _ 其中，""和 分别是棱镜材料的寻常光和非寻常光折射率，e为棱镜的顶角。利用渥拉斯顿棱镜1实现剪切散斑干涉的光路布置如图2所示。由渥拉斯顿棱镜1出来 的是两束互相错位的物体2的反射光波，这两束光互为参考光和物光而干涉，成像在CCD摄 像机4的耙面上。但其振动方向互相垂直，所以需要在棱镜后加一块偏振片3，使其振动方 向相同。它的优点在于光路布置简单，两束相干光波强度基本相等，因而可达到等光强的要 求。其缺点在于渥拉斯顿棱镜利用价格昂贵的方解石晶体或者石英晶体制成，成本高，尺寸 比较小，使成像受到影响。2. 用迈克尔逊光路的形式布置光路，如图3所示。在此光路中，从物体2来的光线经 过方棱镜分成两束光，再经两个反射镜5反射，成像在CCD摄像机4的靶面上。只需调节其 中一个反射镜的倾斜角，可以达到图像错位的效果。该系统的优点是光线分离角连续可调， 剪切方向也可以改变，即能控制剪切方向和剪切量，以满足不同的测量精度要求。该缺点在 于物体的图像经过方棱镜的多个反射面的发射，图像重叠，大大降低了干涉条纹的效果。
技术实现思路
本专利技术针对现有实现剪切电子散斑干涉所用器件及系统中存在的器件昂贵或者干涉条纹 质量差等问题，提供一种成本低、干涉条纹质量好、能够实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱 镜。本专利技术的实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜由二个普通光学玻璃磨制的直角三角棱镜 组成，其中一个直角三角棱镜的斜面上镀有半透半反膜，这二个直角三角棱镜的斜面用光学胶粘合在一起形成方棱镜，该方棱镜的一个反射面是磨去一个楔角Ct的斜面，(X在l'至20'之 间，在方棱镜的光线入射面和出射面镀有增透膜，两个反射面均镀有全反射膜。上述方案将方棱镜的一个反射面由原来的直面磨去一个楔角a后变为斜面，这样入射的光 线经过非直角反射，出射的二束光线就分开了。该剪切方棱镜的大小尺寸可根据成像透镜的 口径来定，如果方棱镜反射面磨去的角度是ot，则光束分开的角度(分束角)是2a。根据成 像的距离和试件的大小尺寸，a在l'至20'之间。本专利技术采用普通光学玻璃取代了现有技术中昂贵的方解石晶体，通过对普通光学玻璃制 备的方棱镜进行磨制得到了图像错位的剪切方棱镜，实现了剪切电子散斑干涉，结构简单， 成本低廉，成像效果好。 附图说明图1为常用的渥拉斯顿棱镜的结构示意图。图2为利用渥拉斯顿棱镜实现剪切散斑干涉的光路布置示意图。图3为利用迈克尔逊光路实现剪切电子散斑干涉的示意图。图4为本专利技术的剪切方棱镜的结构示意图。图5为本专利技术剪切方棱镜的光路示意图。图6为使用本专利技术剪切方棱镜的光路示意图。图7为使用本专利技术剪切方棱镜得到的物体的离面位移导数场示意图。图中1、渥拉斯顿棱镜，2、物体，3、偏振片，4、 CCD摄像机，5、反射镜，6、剪切方棱镜。具体实施方式 实施例如图4所示，本专利技术的剪切方棱镜由二个普通光学玻璃磨制的直角三角棱镜组成，其 中一个直角三角棱镜的斜面上镀有半透半反膜，这二个直角三角棱镜的斜面用光学胶粘合在 一起形成方棱镜，该方棱镜的一侧反射面磨去一个小的楔角a，成为一个斜面，该楔角可按照 灵敏度要求在l'至20'之间选择，磨制时以该反射面与直角三角棱镜的斜面相交的棱边为基线 向内磨削。在方棱镜的光线入射面和出射面镀有增透膜，两个反射面均镀有全反射膜。如图 5所示，入射的光线经过非直角反射，出射的二束光线就分开了，如果方棱镜一边磨去的角 度是a，则光束分开的角度是2oc。该剪切方棱镜的大小尺寸可根据成像透镜的口径来定。如图6所示，本专利技术的剪切方棱镜6的入射光面对着物体2，出射光面对着CCD摄像机4。 物体2为周边固定、中心加载的铝制圆盘，圆盘厚2mm，直径为60mm，中心用千分尺加载。 物体2与剪切方棱镜6的距离约为一米。物体2被扩束光照明后，物面表面的反射光经过剪 切方棱镜6、 CCD摄像机4成像。CCD摄像机4的成像镜头口径约50毫米，剪切方棱镜6也 取50毫米x50毫米。CCD摄像机4的成像通过图像卡传送给计算机，并在计算机中进行图像 的处理。在CCD摄像机4前使用剪切方棱镜6作为剪切元件，它产生的两个错位像的光场均 匀。物光束通过棱镜后，出来的是两束互相错位的物光波，这两束光互为参考光和物光而干 涉。物体变形前和变形后分别采集图像并实时相减，相减后呈现的散斑相关条纹显示在监视 器上。图7所示为物体的离面位移导数场条纹。可见，利用该剪切方棱镜可以实现剪切电子 散斑干涉。权利要求1. 一种实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜，该剪切方棱镜由二个普通光学玻璃磨制的直角三角棱镜组成，其中一个直角三角棱镜的斜面上镀有半透半反膜，这二个直角三角棱镜的斜面用光学胶粘合在一起形成方棱镜，其特征是该方棱镜的一个反射面是磨去一个楔角α的斜面，α在1′至20′之间，在方棱镜的光线入射面和出射面镀有增透膜，两个反射面均镀有全反射膜。全文摘要本专利技术提供了一种实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜，该剪切方棱镜由二个普通光学玻璃磨制的直角三角棱镜组成，其中一个直角三角棱镜的斜面上镀有半透半反膜，这二个直角三角棱镜的斜面用光学胶粘合在一起形成方棱镜，该方棱镜的一个反射面是磨去一个楔角α的斜面，α在1′至20′之间，在方棱镜的光线入射面和出射面镀有增透膜，两个反射面均镀有全反射膜。本专利技术采用普通光学玻璃取代了现有技术中昂贵的方解石晶体，通过对普通光学玻璃制备的方棱镜进行磨制得到了图像错位的剪切方棱镜，实现了剪切电子散斑干涉，结构简单，成本低廉，成像效果好。文档编号G01B11/16GK101430392SQ200810238558公开日2009年5月13日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日专利技术者娟 刘, 平 孙, 徐晓东, 林毓梁, 峰 陈, 高秀梅 申请人:济南铁道职业技术学院本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜，该剪切方棱镜由二个普通光学玻璃磨制的直角三角棱镜组成，其中一个直角三角棱镜的斜面上镀有半透半反膜，这二个直角三角棱镜的斜面用光学胶粘合在一起形成方棱镜，其特征是：该方棱镜的一个反射面是磨去一个楔角α的斜面，α在１′至２０′之间，在方棱镜的光线入射面和出射面镀有增透膜，两个反射面均镀有全反射膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高秀梅，孙平，刘娟，陈峰，林毓梁，徐晓东，
申请(专利权)人：济南铁道职业技术学院，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]
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