Kapitola se zabývá vyhodnocováním interferenčního řádu z obrazů interferogramů. Vyhodnocování lze provádět jak interaktivně, tak automaticky, a to jen s hlubokou znalostí interferometrie a znalostí chování zkoumaných fyzikálních objektů. Některé postupy vyhodnocování určují nejdříve čísla proužků, ze kterých lze dle známých referenčních veličin následně vyhodnotit interferenční řády, jiné umožní určit interferenční řády přímo z rozložení proužků, nebo s využitím Fourierovy transformace (kap. 16.7) či metody posuvu fází apod.
Při interaktivní práci lze postupovat např. tak, že samotné generování křivek středů jednotlivých interferenčních proužků (viz kap. 16.5) provádíme postupně, dle posloupnosti interferenčních řádů, nebo lze také čísla či interferenční řády přiřadit proužkům dodatečně pomocí editačních rutin.
Při automatickém vyhodnocování interferogramů je třeba mít především na zřeteli vlastnosti interferenčních proužků uvedené v kap. 16.1, a to včetně měkkých pravidel pro určování interferenčního řádu. Tyto vlastnosti nám pomohou formulovat potřebné algoritmy a umožní automatické opravy vyhodnocených interferenčních řádů. Algoritmy pro automatické určování interferenčního řádu patří mezi nejsložitější. Jednoduché může být pouze automatické určování interferenčního řádu v řezech obrazů některých typů interferogramů (např. v řezech interferogramů mezních vrstev, kde interferenční řád monotónně roste či klesá). Automatické vyhodnocování interferenčního řádu v celé ploše obrazů je ve skriptech zmíněno jen stručně, a to v kap. 16.7 pomocí Fourierovy transformace.
Čísla proužků
Číslování proužků provádíme někdy před vlastním určováním interferenčního řádu, kdy nemáme informace, zda interferenční řád ve vyhodnocovaném místě roste či klesá, nebo pracujeme-li se softwarem, který dokáže proužky označovat jen kladnými celými čísly. Při číslování proužků postupujeme od referenčního místa, kde jsou měřené referenční fyzikální veličiny nutné pro vyhodnocování.
U ryze monotónních jednorozměrných funkcí interferenčního řádu je nejvhodnější určovat polohy interferenčních proužků v řezu napříč proužky, a to od referenčního místa. Takový postup lze provádět snadno i automaticky. Počáteční proužek se očísluje nulou a každý následující světlý či tmavý proužek dostane číslo C vždy o jedničku větší, viz interferogram laminární tepelné mezní vrstvy v okolí vyhřívaného povrchu uvedený na obr. 16-7. V tomto obrázku je rovněž zřejmé, jakým způsobem lze určovat čísla proužků v řezech a z nich následně interferenční řády při seřízení interferometru na konečnou šířku proužků v referenční oblasti, aby tyto hodnoty odpovídaly změně způsobené měřeným objektem a nikoliv seřízením interferometru.
Obr. 16-7 Příklad číslování proužků v tepelné mezní vrstvě
U obecných jednorozměrných či dvojrozměrných funkcí interferenčního řádu je vyhodnocování náročnější. Příklad číslování proužků ve dvojrozměrném interferogramu hustotního pole při proudění lopatkovou mříží tvořící zakřivené Lavalovy dýzy je uveden na obr. 16-8. V referenčním místě je proužek označen číslem nula a čísla dalších proužků jsou určeny bez hlubší znalosti sledovaného děje. Z uvedeného je zřejmé, že mohou existovat i proužky se zápornými čísly a proužky se stejnými čísly.
Obr. 16-8 Příklad číslování proužků v interferogramu proudění v lopatkové mříži [6-17]
Automatické procedury bývají složité a často dochází k chybám, které je nutné dodatečně editovat. Proto bývá často efektivnější určovat proužky postupně, a to označením proužku pomocí myši, kdy dojde automaticky k vyhodnocení tohoto proužku. Budeme-li navíc proužky určovat v příslušném pořadí, můžeme někdy pořadí proužků přímo ztotožnit s interferenčním řádem, nebo můžeme tento řád snadno určit. Příkladem takového postupu je interaktivní určování interferenčních proužků s automatickým číslováním jejich pořadí a s možností dodatečné editace čísel proužků v software Interfer 3.0, viz obraz 1. V tomto případě je upravován interferogram teplotního pole v okolí vyústky o průměru 30 mm, ze které vytéká v horizontálním směru teplý vzduch. V interferogramu je zobrazen souřadný systém a jsou zde automaticky vykresleny lomené čáry průběhů středů interferenčních proužků v dočasně vymezené oblasti obrazu (uvnitř zeleně zabarveného okolí). V uvedeném editačním režimu lze upravovat jak tvary lomených čar, tak i čísla interferenčních proužků.
Interferenční řád
Vyhodnocení interferenčního řádu lze provést buď přímo, nebo po aplikaci číslování proužků. Jsou-li číslovány křivky středů interferenčních proužků nebo polohy středů interferenčních proužků v řezu, lze interferenční řád S vypočíst ze vztahu
|
(16-1) |
kde záporné znaménko se aplikuje v případě, že bylo nevhodně bez znalostí děje provedeno číslování proužků (viz např. číslování na obr. 16-8). Jsou-li číslovány křivky hranic interferenčních proužků (viz kap. 16.4), lze interferenční řád S vypočíst ze vztahu
|
(16-2) |
kde proužek S = 0 je ohraničen křivkami C = 0 a C = 1. Interferenční řád určený z hranic je však méně přesný, viz kap. 16.4 a kap. 16.5.
,
,