donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical University10.23947/1992-5980-2017-17-4-34-43donstu-180Research ArticleMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕData processing of measuring intensity of optical field fringe patterns generated by laser interference measuring meansОбработка результатов измерений интенсивности оптических полей интерференционных картин, создаваемых лазерными интерференционными средствами измеренийМирошниченкоИгорь ПавловичMiroshnichenkoIgor P.ipmir@rambler.ruДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian Federation2017130720181743443Copyright © Miroshnichenko I.P., 20172017Мирошниченко И.П.Miroshnichenko I.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/180

Introduction. Currently, the introduction of modern methods and means of laser interferometry opens up new possibilities in solving various practical problems under studying properties and processes of defect formation in new materials (laminated, polymeric, composite), and diagnosing the state of structural materials of the product power components at all stages of their life cycle. One of the ways to improve the measurement results quality can be the introduction of new software for the outcome analysis of the intensities of the optical fields of interference patterns uniquely associated with the metered small displacements of control objects surfaces. The work objective is to develop new software for processing data of measuring intensities of the optical fields of interference patterns generated by the optical instrumentation of small linear and angular displacements of the control objects surfaces. The solution is based on the two-way laser interferometer with combined branches that allows increasing the measurement results quality. Materials and Methods. To achieve this purpose, modern software is applied, and the data obtained with new measuring instruments based on new optical interference methods is used. Research Results. New software is developed for processing the measurement results of the intensities of the optical fields of interference patterns generated by the optical instrumentation of small linear and angular displacements of the control objects surfaces based on the proposed two-pass laser interferometer with combined branches. New software allows improving the measurement data quality. It is protected by certificates of the Russian Federation on the state registration of computer programs. Discussion and Conclusions. The proposed software can be used successfully for simulating measurements of small linear and angular displacements of the control objects surfaces in order to create new methods of treatment of the intensities of the optical fields of interference patterns generated by the optical instrumentation based on laser interferometers of various types. The described software and technical solutions received approval at the International scientific conferences in 2016-2017, and they were also presented at the International innovation salons “Inventions Geneva 2017” and “Euroinvent 2017”.

Введение. Современные методы и средства лазерной интерферометрии открывают новые возможности при исследовании свойств и процессов дефектообразования в новых материалах (слоистых, полимерных, композиционных), диагностики состояния конструкционных материалов силовых элементов изделий на всех этапах их жизненного цикла. Одним из направлений повышения качества результатов измерений может быть внедрение нового программного обеспечения (ПО) для анализа результатов измерений интенсивностей оптических полей интерференционных картин, однозначно связанных с измеряемыми малыми перемещениями поверхностей объектов контроля. Целью работы являлось создание нового ПО. В данном случае оно предназначено для обработки результатов измерений интенсивностей оптических полей интерференционных картин, создаваемых оптическими средствами измерений малых линейных и угловых перемещений поверхностей объектов. Решение основано на лазерном двухходовом интерферометре с совмещенными ветвями, что позволяет повысить качество результатов измерений. Материалы и методы. Для достижения поставленной цели применено современное ПО, использованы результаты, полученные новыми средствами измерений на основе новых оптических интерференционных методов. Результаты исследования . Создано ПО для обработки результатов измерений интенсивностей оптических полей интерференционных картин, создаваемых оптическими средствами измерений малых линейных и угловых перемещений поверхностей объектов. Новый программный продукт, позволяющий повысить качество результатов измерений, защищен свидетельствами Российской Федерации о государственной регистрации программ для ЭВМ. Обсуждение и заключение . Предлагаемое ПО может быть успешно использовано для моделирования процессов измерений малых линейных и угловых перемещений поверхностей объектов контроля при создании новых методов обработки интенсивностей оптических полей интерференционных картин, создаваемых оптическими средствами измерений, построенными на основе лазерных интерферометров различных типов. Описанные в статье ПО и технические решения прошли апробацию на международных научно-технических конференциях в 2016-2017 гг., были представлены на Международных инновационных салонах «Inventions Geneva 2017» и «Euroinvent 2017».

лазерный интерферометризмерения малых перемещенийобъект контролядиагностика состоянияaser interferometermeasurements of small displacementscontrol objectdiagnostics of conditionReferencesМатвеев, А. Н. Оптика / А. Н. Матвеев. - Москва : Высшая школа, 1985. - 351 с.Matveev, A.N. Optika. [Optics.] Moscow: Vysshaya shkola, 1985, 351 p. (in Russian).Батраков, А. С. Лазерные измерительные системы / А. С. Батраков, М. М. Бутусов, Г. П. Гречка. - Москва : Радио и связь, 1981. - 456 с.Batrakov, A.S., Butusov, M.M., Grechka, G.P. Lazernye izmeritel'nye sistemy. [Laser measurement systems.] Moscow: Radio i svyaz', 1981, 456 p. (in Russian).Мирошниченко, И. П. Результаты экспериментальных исследований интерференционного измерителя малых перемещений / И. П. Мирошниченко, А. Г. Серкин // Измерительная техника. - 2006. - № 5. - С. 22-25.Miroshnichenko, I.P., Serkin, A.G. Rezul'taty eksperimental'nykh issledovaniy interferentsionnogo izmeritelya malykh peremeshcheniy. [Results of the experimental study for the interferometric meter of minor movements.] Measurement Technique, 2006, no. 5, pp. 22–25 (in Russian).Мирошниченко, И. П. Особенности использования интерференционных измерителей малых перемещений при решении задач диагностики технического состояния конструкций / И. П. Мирошниченко, А. Г. Серкин // Дефектоскопия. - 2007. - № 4. - С. 31-38.Miroshnichenko, I.P., Serkin, A.G. Osobennosti ispol'zovaniya interferentsionnykh izmeriteley malykh peremeshcheniy pri reshenii zadach diagnostiki tekhnicheskogo sostoyaniya konstruktsiy. [Using interferometers for the measurement of small displacements during solution of the problems of the state of structures.] Russian Journal of Nondestructive Testing, 2007, no. 4, pp. 31–38 (in Russian).Мирошниченко, И. П. Унифицированный метод измерения малых линейных и угловых перемещений поверхностей объектов контроля / И. П. Мирошниченко, А. Г. Серкин // Дефектоскопия. - 2008. - № 5. - С. 23-27.Miroshnichenko, I.P., Serkin, A.G. Unifitsirovannyy metod izmereniya malykh lineynykh i uglovykh peremeshcheniy poverkhnostey ob''ektov kontrolya. [A unified method for measuring small linear and angular displacements of the surfaces of tested objects.] Russian Journal of Nondestructive Testing, 2008, no. 5, pp. 23–27 (in Russian).Мирошниченко, И. П. Численное исследование метода измерений малых линейных и угловых перемещений лазерными интерферометрами / И. П. Мирошниченко, А. Г. Серкин, В. П. Сизов // Измерительная техника. - 2007. - № 1. - С. 9-13.Miroshnichenko, I.P., Serkin, A.G., Sizov, V.P. Chislennoe issledovanie metoda izmereniy malykh lineynykh i uglovykh peremeshcheniy lazernymi interferometrami. [Numerical study of a method measuring small linear and angular displacements by laser interferometers.] Measurement Technique, 2007, no. 1, pp. 9–13 (in Russian).Мирошниченко, И. П. Использование точечного источника излучения для расширения функциональных возможностей измерителя перемещений / И. П. Мирошниченко, А. Г. Серкин, В. П. Сизов // Оптический журнал. - 2008. - Т. 75, № 7. - С. 41-47.Miroshnichenko, I.P., Serkin, A.G., Sizov, V.P. Ispol'zovanie tochechnogo istochnika izlucheniya dlya rasshireniya funktsional'nykh vozmozhnostey izmeritelya peremeshcheniy. [Using a point radiation source to extend the functional possibilities of a device for measuring displacements.] Journal of Optical Technology, 2008, vol. 75, no. 7, pp. 41–47 (in Russian).Novel Test Means and Techniques Based on Optical Interferometry and Acoustic Emission to Study Displacements of Object Surfaces and Damage of High-Temperature Superconductive Tapes and Related Composites / I. P. Miroshnichenko [et al.] // Piezoelectrics and Related Materials: Investigations and Applications. - New York : Nova Science Publishers, 2012. - P. 239-282.Miroshnichenko, I.P., et al. Novel Test Means and Techniques Based on Optical Interferometry and Acoustic Emission to Study Displacements of Object Surfaces and Damage of High-Temperature Superconductive Tapes and Related Composites. Piezoelectrics and Related Materials: Investigations and Applications. New York: Nova Science Publishers, 2012, pp. 239–282.Novel Optical Means for Measurement of Displacements of Surfaces of the Control Objects at Diagnostics of Materials and Goods / I. P. Miroshnichenko [et al.] // Physics and Mechanics of New Materials and their Applications. - New York : Nova Science Publishers, 2013. - P. 145-154.Miroshnichenko, I.P., et al. Novel Optical Means for Measurement of Displacements of Surfaces of the Control Objects at Diagnostics of Materials and Goods. Physics and Mechanics of New Materials and their Applications. New York: Nova Science Publishers, 2013, pp. 145–154.Mathematical Models, Program Software, Technical and Technological Solutions for Measurement of Displacements of the Control Object Surfaces by Laser Interferometer / I. P. Miroshnichenko [et al.] // Advanced Materials Manufacturing, Physics, Mechanics and Applications. Springer Proceedings in Physics. - Heidelberg ; New York ; Dordrecht ; London : Springer Cham, 2016. - Vol. 175. - P. 341-356.Miroshnichenko, I.P., et al. Mathematical Models, Program Software, Technical and Technological Solutions for Measurement of Displacements of the Control Object Surfaces by Laser Interferometer. Advanced Materials Manufacturing, Physics, Mechanics and Applications. Springer Proceedings in Physics. Heidelberg; New York; Dordrecht; London: Springer Cham, 2016, vol. 175, pp. 341–356.Miroshnichenko, I. P. Scientific Ground of a New Optical Device for Contactless Measurement of the Small Spatial Displacements of Control Object Surfaces / I. P. Miroshnichenko, I. A. Parinov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2017. - Vol. 209. - 012054. - P. 1-8.Miroshnichenko, I.P., Parinov, I.A. Scientific Ground of a New Optical Device for Contactless Measurement of the Small Spatial Displacements of Control Object Surfaces. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017, vol. 209 — 012054, pp. 1–8.Novel Optical Interference Means to Measure Small Linear and Angular Displacements of Control Object Surfaces / I. P. Miroshnichenko [et al.] // Advanced Materials - Techniques, Physics, Mechanics and Applications. Springer Proceedings in Physics. - Heidelberg ; New York ; Dordrecht ; London : Springer Cham, 2017. - Vol. 193. - P. 591-605.Miroshnichenko, I.P., et al. Novel Optical Interference Means to Measure Small Linear and Angular Displacements of Control Object Surfaces. Advanced Materials — Techniques, Physics, Mechanics and Applications. Springer Proceedings in Physics. Heidelberg; New York; Dordrecht; London: Springer Cham, 2017vol. 193, pp. 591–605.Экспериментальная установка для исследования процессов дефектообразования в ленточных высокотемпературных сверхпроводниках / И. П. Мирошниченко [и др.] // Металлург. - 2006. - № 7. - С. 77-78.Miroshnichenko, I.P., et al. Eksperimental'naya ustanovka dlya issledovaniya protsessov defektoobrazovaniya v lentochnykh vysokotemperaturnykh sverkh- provodnikakh. [Experimental plant for research of defect formation in band high temperature superconductors.] Metallurgist, 2006, no. 7, pp. 77–78 (in Russian).Мирошниченко, И. П. Усовершенствованная экспериментальная установка для исследования процессов дефектообразования в образцах конструкционных материалов / И. П. Мирошниченко, А. Г. Серкин // Металлург. - 2010. - № 3. - С. 68-69.Miroshnichenko, I.P., Serkin, A.G. Usovershenstvovannaya eksperimental'naya ustanovka dlya issledovaniya protsessov defektoobrazovaniya v obraztsakh konstruktsionnykh materialov. [Improved experimental plant for investigation of defect formation processes in samples of constructional materials.] Metallurgist, 2010, no. 3, pp. 68–69 (in Russian).Оптическое устройство для измерения перемещений : патент 2373492 Рос. Федерация : МПК G 01 B 11/00, G 01 B 21/00. / И. П. Мирошниченко [и др.]. - № 2007144257/28 ; заявл. 28.11.07 ; опубл. 20.11.09, Бюл. № 32. - 7 с.Miroshnichenko, I.P., et al. Opticheskoe ustroystvo dlya izmereniya peremeshcheniy: patent 2373492 Ros. Federatsiya: MPK G 01 B 11/00, G 01 B 21/00. [Optical device for measuring displacements.] Patent RF, no. 2373492, 2009 (in Russian).Способ регистрации перемещений оптическими датчиками : патент 2343403 Рос. Федерация : МПК G 01 B 11/00 / И. П. Мирошниченко [и др.]. - № 2007110769/28 ; заявл. 26.03.07 ; опубл. 10.01.09, Бюл. № 1. - 5 с.Miroshnichenko, I.P., et al. Sposob registratsii peremeshcheniy opticheskimi datchikami: patent 2343403 Ros. Federatsiya: MPK G 01 B 11/00. [The technique of detecting displacements by optical sensors.] Patent RF, no. 2343403, 2009 (in Russian).Программа для визуализации и обработки распределений интенсивности оптического поля интерференционной картины, создаваемой лазерным интерферометром : св-во о гос. регистрации программы для ЭВМ 2017614710 Рос. Федерация / И. П. Мирошниченко. - № 2017611671, заявл. 03.03.17 ; зарег. 26.04.17 ; опубл. 20.05.17, Бюл. № 5. - 10 с.Miroshnichenko, I.P. Programma dlya vizualizatsii i obrabotki raspredeleniy intensivnosti opticheskogo polya interferentsionnoy kartiny, sozdavaemoy lazernym interferometrom: sv-vo o gos. registratsii programmy dlya EVM 2017614710 Ros. Federatsiya. [Program for visualizing and processing the intensity of the optical field of interference pattern produced by laser interferometer.] RF Certificate of software registration, no. 2017614710, 2017 (in Russian).Программа для визуализации и обработки зависимостей интенсивности оптического поля в выделенной области интерференционной картины : св-во о гос. регистрации программы для ЭВМ 2017614861 Рос. Федерация / И. П. Мирошниченко. - № 2017611728 ; заявл. 03.03.2017 ; зарег. 02.05.17 ; опубл. 20.05.17, Бюл. № 5. - 10 с.Miroshnichenko, I.P. Programma dlya vizualizatsii i obrabotki zavisimostey intensivnosti opticheskogo polya v vydelennoy oblasti interferentsionnoy kartiny: sv-vo o gos. registratsii programmy dlya EVM 2017614861 Ros. Federatsiya. [Program for visualization and processing of the optical field intensity dependencies in the selected area of the interference pattern.] RF Certificate of software registration, no. 2017614861, 2017 (in Russian).Программа для визуализации и статистической обработки распределений интенсивности оптического поля в выделенных областях интерференционной картины : св-во о гос. регистрации программы для ЭВМ 2017614715 Рос. Федерация / И. П. Мирошниченко. - № 2017611722 ; заявл. 03.03.17 ; зарег. 02.05.17 ; опубл. 20.05.17, Бюл. № 5. - 12 с.Miroshnichenko, I.P. Programma dlya vizualizatsii i statisticheskoy obrabotki raspredeleniy intensivnosti opticheskogo polya v vydelennykh oblastyakh interferentsionnoy kartiny: sv-vo o gos. registratsii programmy dlya EVM 2017614715 Ros. Federatsiya. [Program for visualization and statistical processing of the optical field intensity distributions in the selected areas of the interference pattern.] RF Certificate of software registration, no. 2017614715, 2017 (in Russian).Программа для визуализации и статистической обработки распределений интенсивности оптического поля в областях интерференционной картины, ограниченных геометрическими характеристиками фотоприемных устройств : св-во о гос. регистрации программы для ЭВМ 2017614764 Рос. Федерация / И. П. Мирошниченко. - № 2017611682 ; заявл. 03.03.17 ; зарег. 26.04.17 ; опубл. 20.05.17, Бюл. № 5. - 11 с.Miroshnichenko, I.P. Programma dlya vizualizatsii i statisticheskoy obrabotki raspredeleniy intensivnosti opticheskogo polya v oblastyakh in-terferentsionnoy kartiny, ogranichennykh geometricheskimi kharakteristikami fotopriemnykh ustroystv: sv-vo o gos. registratsii programmy dlya EVM 2017614764 Ros. Federatsiya. [Program for visualization and statistical processing of optical field intensity distributions in the areas of interference pattern limited by the geometric characteristics of photodetectors.] RF Certificate of software registration, no. 2017614764, 2017 (in Russian).Программа для корректировки результатов измерений интенсивности оптического поля интерференционной картины : св-о о гос. регистрации программы для ЭВМ 2017614900 Рос. Федерация / И. П. Мирошниченко. - № 2017611687 ; заявл. 03.03.17 ; зарег. 27.04.17 ; опубл. 20.05.17, Бюл. № 5. - 8 с.Miroshnichenko, I.P. Programma dlya korrektirovki rezul'tatov izmereniy intensivnosti opticheskogo polya interferentsionnoy kartiny: sv-o o gos. registratsii programmy dlya EVM 2017614900 Ros. Federatsiya. [Program for correcting the results of measuring intensity of the optical field of the interference pattern.] RF Certificate of software registration, no. 2017614900, 2017 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.