Vyšetřování teplotních polí digitální holografickou interferometrií

Ing. Roman Doleček

Disertační práce

Research of temperature fields using the digital holographic interferometry

Anotace:

Disertační práce je zaměřena na experimentální vyšetřování teplotních polí pomocí digitální holografické interferometrie. Za tímto účelem jsou v práci navržena a realizována digitální holografická uspořádání, založená na modifikovaném Twyman-Greenově interferometru s dvojnásobnou citlivostí namísto běžně užívaného interferometru Mach Zehnderova typu. Vyšetřování dvoudimenzionálních nebo symetrických teplotních polí může být uspokojivě řešeno pomocí jedné projekce. Nicméně pro netriviálně rozložená pole je nutný tomografický přístup, který vyžaduje poměrně velký počet projekcí pole z více směrů pozorování. V práci je navrženo a realizováno tomografické uspořádání pro speciální případy kontinuálního a koherentního děje využívající jediné kamery synchronizované s vyšetřovaným dějem. Takovou kamerou může být zaznamenán průběh celé periody děje z různých směrů i přes to, že snímkovací frekvence kamery je v porovnání s frekvencí periody mnohem nižší. Velikost vyšetřované oblasti je omezena aperturami použitých optických prvků. Aby mohla být zaznamenána větší oblast měřeného pole, je v práci navrženo a experimentálně ověřeno uspořádání, které využívá vyvinutého rozšiřovače svazku.

Abstract:

This dissertation thesis deals with the experimental research of temperature fields using the digital holographic interferometry. This method uses a modified Twymann-Green setup having double sensitivity instead of commonly used Mach-Zehnder type of interferometer in order to obtain sufficient phases change of the optical wave while propagating through the measured area. Measuring of two-dimensional or symmetric temperature fields can be satisfactorily realized by only a single projection. However, due to integral nature of phase measurement, the single projection measurement is ambiguous in case of asymmetrical temperature fields. Hence for a sufficient examination of the asymmetrical field one should capture a large number of the phenomenon's projections from different viewing directions and use a tomographic reconstruction. But this would mean employing of many digital sensors. On the contrary, for special cases of coherent or continual phenomenon it is not necessary. By using one relatively slow digital camera synchronized to the periodic field and externally triggered one can capture the whole period of the phenomenon from different viewing directions. An inherent limiting factor of measured area dimensions is an aperture of optical components used in the interferometric arrangements. In order to extend the dimensions of the measured area, a high quality beam expander was designed, manufactured and assembled. The function of the expander was experimentally verified.

Klíčová slova

Optické metody měření, digitální holografická interferometrie, vícesměrová holografická interferometrie, tomografie

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 10. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 17. 12. 2015
• Vedoucí: prof. Ing. Václav Kopecký, CSc.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Doktorský studijní program / obor:
Aplikované vědy v inženýrství / Aplikované vědy v inženýrství