Time average scanning digital holography
Title Alternative:Časově středovaná skenovací digitální holografie
Loading...
Date
2018
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Technická univerzita v Liberci, Česká republika
Abstract
Tento článek představuje novou metodu pro měření amplitud harmonických oscilací nazvanou časově středovaná skenovací digitální holografie. Rekonstruovaný intenzitní obraz z časově středovaného digitálního hologramu vytváří interferenční strukturu, která je popsána Besselovou funkcí prvního typu nultého řádu. Je-li fáze laserového svazku v interferometru modulována, interferenční proužek odpovídající nultému řádu se v závislosti na hloubce modulace posune. Metoda je založena na skenování proužku nultého řádu přes celý povrch objektu. Amplituda vibrací je nezávisle a absolutně vyhodnocena v každém pixelu. Výhodou navrhované techniky ve srovnání s dalšími metodami digitální holografické vibrometrie je schopnost měřit amplitudu vibrací bez rizika správnosti určení interferenčního řádu. Z tohoto důvodu metoda umožňuje měření amplitud vibrací s velkou strmostí či nespojitých / částečně zastíněných objektů. Správnost metody byla experimentálně ověřena měřením ohybového piezoelektrického aktuátoru.
Diese Arbeit stellt ein neuartiges Verfahren zur Amplitudenverteilung harmonisch oszillierender Objekte vor, das als zeitgemittelte digitale Holographie bezeichnet wird. Das rekonstruierte Bild des zeitgemittelten digitalen Hologramms hat die Form eines Satzes von Streifen, die einer Bessel-Funktion nullter Ordnung des ersten Typs folgen. Wenn die Phase des Lichtstrahls in dem Interferometer moduliert wird, verschiebt sich der helle Streifen nullter Ordnung in Bezug auf die Modulationstiefe. Das Verfahren basiert auf der kontinuierlichen Verschiebung des Streifens nullter Ordnung über die Objektoberfläche und der Wert der Schwingungsamplitude wird unabhängig in jedem Pixel bewertet. Ein vorteilhaftes Merkmal der vorgeschlagenen Technik in Bezug auf andere digitale holographische Vibrometrieverfahren ist die Fähigkeit, die Schwingungsamplitude ohne Risiko von Interferenzstreifenordnungen oder 2?-Fehlern zu messen. Aus diesem Grund erlaubt das Verfahren die Messung großer Amplitudenverteilungen oder diskontinuierlicher / teilweise schattierter Objekte. Die Richtigkeit der Methode wurde experimentell durch die Messung des Biegepiezoaktors überprüft.
This paper presents a novel method for amplitude distribution measurement of harmonically oscillating objects called time average scanning digital holography (TASDH). Reconstructed intensity image from time averaged digital hologram has the form of a set of fringes that follow a zero-order Bessel function of the first kind. When the phase of light beam in the interferometer is modulated, the bright zero-order fringe shifts with respect to the modulation depth. The method is based on continuous shift of the zero-order fringe over the object surface and the value of vibration amplitude is evaluated independently in every single pixel. An advantageous feature of the proposed technique with respect to other digital holographic vibrometry methods is the ability to measure amplitudes of vibration without the risk of interference fringe order, or 2?, errors. On that account, the method allows to measure high slopes amplitudes distribution or discontinuous/partially shaded objects. The correctness of the method was experimentally verified by measuring the bending piezo actuator.
W artykule przedstawiono nowatorską metodę pomiaru amplitud oscylacji harmonicznych nazwaną czasowo wyśrodkowaną cyfrową holografią skaningową. Obraz odtworzony z czasowo wyśrodkowanego cyfrowego hologramu tworzy strukturę interferencyjną, opisaną funkcją Bessela pierwszego rodzaju zerowego rzędu. Jeżeli faza wiązki laserowej w interferometrze jest modulowana, pasek interferencyjny odpowiadający rzędowi zerowemu w zależności od głębokości modulacji przesuwa się. Metoda oparta jest na skanowaniu paska rzędu zerowego na całej powierzchni obiektu. Amplitudę drgań oceniano niezależnie i absolutnie dla każdego piksela. Zaletą proponowanej techniki w porównaniu z innymi metodami cyfrowej wibrometrii holograficznej jest zdolność pomiaru amplitudy drgań bez ryzyka dla prawidłowego określenia rzędu interferencyjnego. Z tego powodu metoda pozwala na pomiar amplitud wibracji o dużej stromości lub niespójnych/częściowo zacenionych obiektów. Prawidłowość metody została zweryfikowana eksperymentalnie poprzez pomiar giętego piezoelektrycznego aktuatora.
Diese Arbeit stellt ein neuartiges Verfahren zur Amplitudenverteilung harmonisch oszillierender Objekte vor, das als zeitgemittelte digitale Holographie bezeichnet wird. Das rekonstruierte Bild des zeitgemittelten digitalen Hologramms hat die Form eines Satzes von Streifen, die einer Bessel-Funktion nullter Ordnung des ersten Typs folgen. Wenn die Phase des Lichtstrahls in dem Interferometer moduliert wird, verschiebt sich der helle Streifen nullter Ordnung in Bezug auf die Modulationstiefe. Das Verfahren basiert auf der kontinuierlichen Verschiebung des Streifens nullter Ordnung über die Objektoberfläche und der Wert der Schwingungsamplitude wird unabhängig in jedem Pixel bewertet. Ein vorteilhaftes Merkmal der vorgeschlagenen Technik in Bezug auf andere digitale holographische Vibrometrieverfahren ist die Fähigkeit, die Schwingungsamplitude ohne Risiko von Interferenzstreifenordnungen oder 2?-Fehlern zu messen. Aus diesem Grund erlaubt das Verfahren die Messung großer Amplitudenverteilungen oder diskontinuierlicher / teilweise schattierter Objekte. Die Richtigkeit der Methode wurde experimentell durch die Messung des Biegepiezoaktors überprüft.
This paper presents a novel method for amplitude distribution measurement of harmonically oscillating objects called time average scanning digital holography (TASDH). Reconstructed intensity image from time averaged digital hologram has the form of a set of fringes that follow a zero-order Bessel function of the first kind. When the phase of light beam in the interferometer is modulated, the bright zero-order fringe shifts with respect to the modulation depth. The method is based on continuous shift of the zero-order fringe over the object surface and the value of vibration amplitude is evaluated independently in every single pixel. An advantageous feature of the proposed technique with respect to other digital holographic vibrometry methods is the ability to measure amplitudes of vibration without the risk of interference fringe order, or 2?, errors. On that account, the method allows to measure high slopes amplitudes distribution or discontinuous/partially shaded objects. The correctness of the method was experimentally verified by measuring the bending piezo actuator.
W artykule przedstawiono nowatorską metodę pomiaru amplitud oscylacji harmonicznych nazwaną czasowo wyśrodkowaną cyfrową holografią skaningową. Obraz odtworzony z czasowo wyśrodkowanego cyfrowego hologramu tworzy strukturę interferencyjną, opisaną funkcją Bessela pierwszego rodzaju zerowego rzędu. Jeżeli faza wiązki laserowej w interferometrze jest modulowana, pasek interferencyjny odpowiadający rzędowi zerowemu w zależności od głębokości modulacji przesuwa się. Metoda oparta jest na skanowaniu paska rzędu zerowego na całej powierzchni obiektu. Amplitudę drgań oceniano niezależnie i absolutnie dla każdego piksela. Zaletą proponowanej techniki w porównaniu z innymi metodami cyfrowej wibrometrii holograficznej jest zdolność pomiaru amplitudy drgań bez ryzyka dla prawidłowego określenia rzędu interferencyjnego. Z tego powodu metoda pozwala na pomiar amplitud wibracji o dużej stromości lub niespójnych/częściowo zacenionych obiektów. Prawidłowość metody została zweryfikowana eksperymentalnie poprzez pomiar giętego piezoelektrycznego aktuatora.
Description
Subject(s)
digital holography, time-average holography, scanning holography, vibrations, phase modulation
Citation
ISSN
1803-9782