8.4.6. Гибридная система ГНК с автоматической обработкой данных

В действительности не существует такой системы неразрушающего контроля, которая удовлетворяла бы любым требованиям испытаний для любых объектов, хотя в настоящее время имеется много

Рис. 16. (см. скан) Задачи, решаемые гибридной системой ГНК.

методов, представляющих определенную ценность для конкретных, но ограниченных ситуаций неразрушающего контроля. Оказалось, что объединенное использование некоторых голографических методов в одной интегральной установке позволяет обеспечить более согласуемый набор данных по неразрушающему контролю для более широкого класса испытуемых объектов и таких обнаруживаемых нарушений, как трещины, расслоения и пустоты.

Рис. 17. Блок-схема гибридной системы ГНК.

В этом разделе мы обсудим такую интегральную установку, называемую гибридной системой голографического неразрушающего контроля (ГГНК). Система ГГНК объединяет три рассмотренных ранее голографических метода: оптический, акустический и корреляционный. На рис. 16 представлены конкретные задачи, которые решаются помощью этой системы.

На рис. 17 изображена блок-схема гибридной системы. В такой системе испытуемый объект можно исследовать с помощью оптической подсистемы ГНК, акустооптической подсистемы ГНК или корреляционной подсистемы отдельно или последовательно в зависимости от типа испытуемого объекта и вида разыскиваемой деформации. Если по условиям испытаний необходимо применять оптическую подсистему ГНК, то в этом случае можно использовать несколько режимов работы подсистемы; голографию в реальном времени, с

двойной экспозицией или с усреднением по времени; причем нагрузка испытуемого объекта может быть обусловлена как термическим воздействием, так и давлением или вибрацией. Результаты испытаний регистрируются в виде голограммы с помощью оптического квадратичного регистратора. В оптической подсистеме все результаты испытаний будут представлять собой некоторый набор интерференционных полос, наложенных на голографическое изображение испытуемого объекта.

Когда условия испытания таковы, что приходится применять акустооптические методы ГНК, существует несколько возможных вариантов подсистем. Например, подсистема может работать в иммерсионном режиме или в режиме сканирования [25]. Акустическая информация модулирует оптическую несущую частоту, и снова оптический волновой фронт (голографический или фотографический) регистрируется оптическим квадратичным детектором. Во всех случаях данные, полученные с помощью этой подсистемы, которые нужно оценить, будут иметь вид оптического изображения испытуемого объекта с указанными координатами внутренней деформации.

Если по условию испытания возникла необходимость применить корреляционную подсистему, то будет записываться голограмма Фурье (согласованный фильтр Вандер Люгта) испытуемого объекта в ненагруженном состоянии. Данные, получаемые в этой подсистеме и подлежащие оценке, записываются в виде интенсивности двух коррелирующих волновых фронтов (от ненагруженного и нагруженного объектов). Как было показано в разд. 8.4.5, эта интенсивность является индикатором трещин или деформаций в интересующем нас участке.

Нормальный режим работы рассматриваемой гибридной системы включает последовательное применение всех трех подсистем способом, описываемым ниже.

Оптическая система ГНК должна применяться по усмотрению оператора с целью получения интерференционных полос вблизи от испытуемого объекта в нагруженном в ненагруженном состояниях. Исследуя эти полосы, оператор находит координаты х, у на испытуемом объекте, соответствующие определенным участкам возможных трещин и деформаций. Затем следует использовать вторую подсистему — акустическую систему ГНК, для того чтобы получить изображение внутреннего строения объекта и обеспечить визуализацию внутренних деформаций, обнаруживаемых этой системой. Благодаря этой операции можно было бы получить координату как дальнейшее подтверждение координат х, у участков предполагаемых трещин, обнаруженных с помощью оптической подсистемы ГНК. Те участки, которые получили такое подтверждение, становятся участками или площадями, представляющими для нас интерес, и к ним можно применить корреляционные методы для «точной

настройки» с целью получения количественных данных о трещинах и деформациях. Информация, получаемая от этих трех подсистем, должна регистрироваться одним и тем же считывающим прибором, т. е. оптическим квадратичным регистратором. Этот регистратор представляет собой полоску пленки шириной при этом данные от каждой подсистемы регистрируются на отдельный -миллиметровый кадр.

Для того чтобы, как планировалось для этой гибридной системы, получить возможность работать в реальном времени, необходимо применять регистрирующие материалы, работающие по квадратичному закону в реальном времени [35]. Возможно, лучшим материалом для требуемого -миллиметрового формата является фотополимер, разработанный недавно фирмой «Е. 1. DuPont de Nemours» [10]. Дифракционная эффективность этого фотополимера при освещении светом с длиной волны 5145 А превышает 90%, а разрешающая способность достигает Кроме того, этот материал удовлетворяет требованию сухой обработки, так как он является самопроявляющимся за счет послеэкспозиционной засветки светом, применявшимся при регистрации. На таком регистрирующем материале можно записать и воспроизвести информацию от всех трех подсистем в почти реальном времени.

Каждая из этих трех подсистем голографического неразрушающего контроля будет давать на выходе большой объем данных, которые необходимо подвергнуть количественной обработке, чтобы получать осмысленные результаты. Эта задача должна решаться оптической сканирующей системой (приемник — анализатор данных изображения), которая включает в себя цифровую ЭВМ. Основная функция оптического сканнера заключается в том, чтобы с высокой скоростью и в пределах формата, используемого для ввода/вывода в цифровой ЭВМ, представить данные о пространственном распределении интенсивности в двумерной сцене.

Существование трех различных подсистем усложняет систему ГНК. Приемник данных изображения должен принимать следующую информацию: восстановленное изображение с интерференционными полосами, получаемое на выходе оптической подсистемы ГНК; восстановленное изображение внутренней структуры объекта с внутренними трещинами от акустооптической подсистемы ГНК и относительное распределение интенсивности в точке от корреляционной подсистемы. В задачу оптической сканирующей системы входит анализ полученных данных. С целью адекватной интерпретации данных, получаемых от оптической подсистемы в виде интерференционных полос, что оказывается наиболее сложным видом данных, обрабатываемых системой, сформулируем несколько новых методов.

На рис. 18 приведена предлагаемая общая блок-схема оптической сканирующей системы приемник — анализатор. Ниже мы кратко опишем функцию каждого устройства обработки данных.

Оптические данные преобразуются светочувствительным элементом непосредственно в электрический сигнал. Детектор распределения интенсивности, преобразуя этот сигнал, формирует входной сигнал для декодера функции интенсивности, который в свою очередь формирует бинарные реплики сигнала для передачи в ЭВМ.

Рис. 18. Блок-схема обобщенной системы обработки данных.

Затем декодер функции сканирования преобразует бинарные команды от ЭВМ в необходимые аналоговые уровни, которые подаются на привод сканнера и обеспечивают изменение положения светочувствительного элемента, которое точно соответствует сигналу с выхода декодера функции сканирования.

Основным блоком управления системой является консольный индикатор режима в совокупности с интерактивным дисплеем (дисплей с обращением). С помощью этого индикатора оператор может управлять одной или всеми подсистемами ГНК. Выбор формата оптического квадратичного детектора производится автоматически.

Оператор имеет прямой доступ как к ЭВМ, так и к ее банку данных, что позволяет запрашивать голограммы, записанные в цифрах различными способами. Если после окончания испытаний оператор не получает полного ответа о испытуемом объекте (причем этот ответ должен быть получен на основе предварительно найденных порогов с целью определения деформируемости трещин), он может повторять испытания столько раз, сколько необходимо, чтобы накопить новые данные, соответствующие различным способам приложения нагрузки и напряжений.

Рассмотренная здесь гибридная система, по-видимому, обладает большими возможностями, чем любая другая отдельная система ГНК, даже если она не способна выполнять всех видов испытаний

над любыми объектами. Введение в гибридную систему для автоматизации обработки данных, получаемых от всех голографических систем, блока сканирование — анализ, управляемого цифровой ЭВМ, к свойству системы выполнять разносторонние функции должно добавить высокую скорость, увеличение точности и объективности при анализе данных.