Sensor for in-plane displacement measurement based on combined grating and speckle pattern phase shifting interferometry

• Autorzy: Łukaszewski D. , Sałbut S.

Warianty tytułu

PL

Czujnik do pomiaru przemieszczeń w płaszczyźnie wykorzystujący metodintegrującą interferometrię siatkową i plamkową

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this paper is to present a novel concept of an in-plane displacement sensor head based on grating interferometry (GI) and digital speckle pattern interferometry (DSPI) methods as complementary ones in a single device. The ultimate aim of this is to show new directions of development of microsensors for experimental mechanics purposes. In the paper, complete designs of sensor heads along with tolerance calculation required for prototyping are considered and analyzed. Their advantages are pointed out depending on application. Also theoretical analysis of the state of polarization in a cavity sensor are performed and a polarization phase shifting method for automatic fringe pattern analysis is shown. Finally, the technology demonstrators of the designed sensor head and possible directions for their further development along with a proposal of replication are presented.

PL

W artykule przedstawiono nowe rozwiązanie głowicy do pomiaru przemieszczeń w płaszczyźnie z wykorzystaniem interferometrii siatkowej (GI) i cyfrowej interferometrii plamkowej (DSPI) jako uzupełniających się w jednym urządzeniu. Głównym celem proponowanego rozwiązania jest wskazanie nowych kierunków i możliwości rozwoju mikroczujników dla potrzeb mechaniki eksperymentalnej. W artykule przedstawiono projekt głowicy czujnika wraz z analizą tolerancji dla potrzeb wykonania prototypu. Dodatkowo wykonano analizy teoretyczne stanów polaryzacji we wnękowej konfiguracji czujnika oraz zaprezentowano polaryzacyjną zmianę fazy do automatycznej analizy obrazów prążkowych. Na koniec przedstawiono demonstrator technologii opracowanego czujnika i wskazano kierunki do dalszego rozwoju wraz z propozycją techniki replikacji.

Słowa kluczowe

EN

grating interferometry; digital speckle pattern interferometry; interferometric sensor head

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 50 nr 4
• Strony: 1063--1072
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łukaszewski D.

autor

Sałbut S.

• Warsaw University of Technology, Institute of Micromechanics and Photonics, Warsaw, Poland,

Bibliografia

• 1. Born M., Wolf E., 1999, Priniciples of Optics, VIIth Ed., Cambridge University Press, Cambridge
• 2. Dally J., Riley W., 1987, Strain gauges, [In:] Handbook of Experimental Mechanics, Chap. 2, Prentice-Hall
• 3. Egawa K., 1997, A new concept of Maintenance Inspection, [In:] Structural Health monitoring: Current Status and Perspectives, CRC Press
• 4. Huntley JM., 2001, Automated analysis of speckle interferograms. [In:] Digital Speckle Pattern Interferometry and Related Techniques, P.K. Rastogi (Edit.), Wiley, New York
• 5. Huntley JM., 1998, Automated fringe pattern analysis in experimental mechanics: A review, The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 33, 105-125
• 6. Jones R., Wykes C., 1989, Holographic and Speckle Interferometry, Cambridge University Press, Cambridge
• 7. Kobayashi A.S., 1993, Handbook of Experimental Mechanics, Wiley, New York
• 8. Kreis T., 1999, Digital holography and holographic interferometry, Machine Graphics Vision, 8, 611-624
• 9. Kreis T., 2005, Handbook of Holographic Interferometry, Wiley-VCH
• 10. Lukaszewski D., Salbut L., Dziuban J., 2010, Optical coherent sensor for monitoring and measurement of engineering structures, Proc. of SPIE, 7718, 77181G-7
• 11. Millerd J., Brock N., Hayes J., North-Morris M., Novak M., Wyant J., 2004, Pixelated phase-mask dynamic interferometer, Proc. of SPIE, 5531, 304-314
• 12. Patorski K., Kujawinska M., 1993, The Handbook of the Moir´e Fringe Technique, Elsevier, Amsterdam
• 13. Post D., 1987, Moir´e interferometry, [In:] Handbook of Experimental Mechanics, Prentice-Hall
• 14. Ranson W., Sutton M., Peters W., 1987, Holographic and laser speckle interferometry , [In:] Handbook of Experimental Mechanics, Prentice-Hall
• 15. Robinson D.W., 1993, Interferogram Analysis: Digital Fringe Pattern Measurement Techniques, Institute of Physics Publ., Bristol and Philadelphia
• 16. Sirohi R.S., 1993, Speckle Metrology, Marcel Dekker, New York