Brevet FR2274906A1 — publié le 19760109

La présente invention concerne un photo-élasticimètre bidimensionnel ponctuel à visualisation. Dans l'art antérieur de la photo-élasticimétrie par étude de polarisation, deux types d'appareiont été utilisés : d'une part, des photo-élasticimètres automatiques ponctuels munis d'un polarimètre automatique comprenant par exemple un polariseur rectiligne tournant suivi d'un photomultiplicateur et de moyens électroniques nécessaires à la détermination de la phase de 11 onde alternative au double de la fréquence de rotation du polariseur qui caractérise l'orientation des axes de ltellipse de lumière incidente et du rapport de l'amplitude de la composante alternative au double de la fréquence du polariseur et de l'amplitude de la composante continue qui caractérise l'aplatissement de ltellipse de lumière incidente, d'autre part, des photo-élasticimètres non ponctuels dans lesquels un modèle à étudier est éclairé dans son ensemble et est placé entre un moyen de polariseur et un moyen d'analyseur pour faire apparattre des courbes d'ombre et de lumière représentant les modifications apportées aux états de polarisation de Tonde incidente par le modèle, étudié.Chacun de ces procédés présente ses -avantages et ses inconvénients. le photo-élasticimètre ponctuel utilisant un polarimètre automatique tel que celui décrit dans le brevet français nO 1.544.836 permet notamment de fournir des mesures ponctuelles du sinus ou du cosinus du déphasage introduit par le modèle à étudier en un point de ce modèle, ainsi il demeure une incertitude à 2K 1T radians près (K étant un nombre entier positif ou négatif) sur la valeur de ce déphasage.En poutre, si ce dispositif permet de fournir le déphasage et, par conséquent, la mesure de la différence des contraintes en un point avec une grande précision, un grand nombre de mesures est nécessaire pour étudier les contraintes dans tout le modèle. les photo-élasticimètres par étude de polarisation non ponctuels classiques fournissent des courbes de mEme déphasage pour des valeurs du déphasage variant de2lT radians.En conséquence, ces dispositifs donnent de façon immédiate une appréciation générale de la répartition du déphasage dans la plaque ; mais, en un point de cette plaque, la mesure est entachée d'une faible précision qui est limitée sensiblement au dixième de frange, c'est-à-dire à27r/10 radians, tandis que le procédé par polarimètre automatique fournit une précision de l'ordre du dixième de degré. En utilisant un polarimètre automatique, il est nécessaire de procéder à des repérages précis du déplacement du modèle par rapport au faisceau lumineux pour repérer avec précision les positions auxquelles sont effectuées les mesures de déphasage. En conséquence, un objet de la présente invention est de combiner un photo-élasticimètre ponctuel automatique et un photoélasticimètre classique pour réunir les avantages de ces deux appareils. Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit un photo-élasticimètre comprenant d'une part, en alignement optique, une source de lumière monochromatique, un moyen de polarisation, des moyens de focalisation pour envoyer le faisceau de la source de lumière selon une tache de faible étendue sur un modèle à étudier, et un polarimètre automatique ; d'autre part, deux miroirs percés d'un trou central orientés de façon oblique par rapport au faisceau lumineux envoyé par ladite source de lumière monochromatique qui les traverse à l'emplacement de leur trou central pour envoyer la lumière en provenance d'une deuxième source vers un moyen d'écran après avoir traversé le modèle à étudier, un premier moyen de polarisation étant placé avant ce modèle et un deuxième moyen de polarisation étant placé après ce modèle. Les objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détails, dans la description suivante, faite en relation avec le dessin ci-joint, représentant un mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la figure unique, un photo-élasticimètre à polarimètre automatique va,d'abord être décrit à titre d'exemple. I1 est toutefois clair que différentes variantes de photo-élasticimètres à polarimètre automatique peuvent être utilisés. le photoélasticimètre à polarimetre automatique représenté schématiquement comprend une première source de lumière 'monochromatique 1 envoyant un faisceau 2 en direction d'un moyen de polarisation 3 suivi ou précédé de moyens de focalisation pour former une tache de petite dimension sur le modèle 4 à étudier, la-lumière sortant du modèle étant analysée par un polarimètre automatique 5 tel que celui décrit dans le brevet français nO 1,544.836. En outre, selonla présente invention, une deuxième source de lumière 10 envoie un faisceau lumineux vers un écran 17. le trajet de ce faisceau passe par une première lentille 11 destinée à former un faisceau de lumière parallèle, un premier miroir 13, le modèle 4 à étudier, un second miroir 14 et une seconde lentille 16 destinée à former l'image du modèle 4 sur un écran 17. Les miroirs 13 et 14 sont placés sous incidence oblique à la fois par rapport au faisceau en provenance de la première source 1 et au faisceau en provenance de la deuxième source 10. En outre, ces miroirs sont percés d'un trou sensiblement central de sorte que le faisceau 2 envoyé à partir de la première source 1 n'est pas affecté par ces miroirs. Des polariseurs 12 et 15 sont interposés dans le trajet des faisceaux compris entre la source 10 et l'écran 17, le premier polariseur étant disposé entre la source 10 et le modèle 4 et le deuxième polariseur étant situé entre le modèle 4 et l'écran 17. On observera ainsi sur cet écran 17 des courbes d'ombre et de lumière caractéristiques du déphasage apporté à 11 onde lumineuse par le modèle 4, ces courbes dépendant notamment de la nature et des positions relatives des polariseurs 12 et 15. Si les polariseurs 12 et 15 sont des polariseurs circulaires croisés, c'est-à-dire par exemple un polariseur circulaire droit et un analyseur circulaire gauche, on observera sur l'écran 17 un réseau d'isochromes, c'est-à-dire un réseau de courbes reliant les points introduisant un déphasage multiple de 2 radians.Si les deux polariseurs sont des polariseurs rectilignes croisés, on observera, outre le réseau d'isochromes précédent, un réseau d'isocline ce deuxième réseau représentant les différents points du modèle dans lesquels l'un des axes de biréfringence est parallèle à la direction de polar is a- tion rectiligne incidente. De façon générale, seul le réseau d'isochromes présentera un intérêt car l'orientation des axes de biréfringence en chaque point du modèle pourra être mesurée avec précision par le polarimètre automatique. Par contre, le réseau d'isochromes permettra de lever l'incertitude à 2nr près résultant de l'emploi du seul polarimètre automatique. De préférence, la source 1 sera un laser, la source 10 une source lumineuse naturelle suivie d'un moyen de filtre pour envoyer une gamme de longueurs d'onde choisie vers l'écran 17. Les moyens de polariseur 12 et 15 peuvent être placés comme cela est représenté sur la figure respectivement entre la lentille 11 et le miroir 13 et entre le miroir 14 et la lentille 16 ou bien, pour éviter des dépolarisations éventuellement introduites par les miroirs 13 et 14, ces polariseurs peuvent être percés d'un trou central et disposés respectivement entre le miroir 13 et le modèle 4 et entre le modèle 4 et le miroir 14. En outre, en prévoyant des moyens de réticule liés au plan d'observation et au modèle, il est possible à partir de l'image formée sur l'écran 17 de repérer la position du point de mesure auquel le faisceau envoyé par la source I frappe le modèle 4. Le repérage de la position de la mesure ponctuelle est ainsi simplifié, et les positions successives de mesures ponctuelles sont mémorisées en relation avec les paramètres mesurés par tout moyen de mémoire approprié. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Photo-élasticimètre bidimensionnel ponctuel à visualisation comprenant un premier moyen de source monochromatique suivi d'un moyen de polarisation et d'un moyen de focalisation pour envoyer un faisceau lumineux quasi-ponctuel sur un modèle à étudier, le déphasage introduit sur ce faisceau par le modèle étant analysé par un polarimètre automatique, caractérisé en ce qutil comprend en outre un deuxième moyen de source et des moyens de déflexion et de focalisation appropriés pour former l'image du modèle éclairé'par le deuxième moyen de source sur un écran. 2 - Photo-élasticimètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de dé flexion sont des miroirs percés d'un trou central au travers duquel passe le faisceau de la première source de lumière, ces miroirs étant disposés de façon oblique par rapport à ce faisceau. 3 - Photo-élasticimètre selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen de polarisation disposé entre le deuxième moyen de source et le modèle à étudier et un deuxième moyen de polarisation disposé entre le modèle et le moyen d'écran. 4 4 - Photo-élasticimètre selon la revendication 3, carac- térisé en ce que des polariseurs sont disposés de part et d'autre du modèle parallèlement à ce modèle et sont percés d'un trou central pour laisser passer le faisceau en provenance du premier moyen de source. 5 - Photo-élasticimètre selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que les polariseurs sont des polariseurs rectilignes croisés. 6 - Photo-élasticimètre selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que les polariseurs sont des polariseurs circulaires croisés. 7 - Photo-élasticimètre selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un premier moyen de repère est prévu sur l'écran et un deuxième moyen de repère sur-le modèle, d'où il résulte que l'emplacement auquel le faisceau en provenance de la première source lumineuse frappe le modèle peut être repéré et mémorisé.