数字散斑剪切干涉及偏转平台法相移系统研究

在传统的剪切电子散斑干涉中 ,直接观测到的是干涉条纹图样。因此 ,如何将位移导数场的定量信息从剪切电子散斑干涉条纹图案中提取出来 ,一直是人们关心的问题。本文运用传播光矢量对数字散斑剪切干涉的条纹形成作了理论解释 ,使其物理意义更加清晰。理论分析表明 ,物体的微小偏转可引入线性附加位相。因此 ,通过连续偏转物体可实现剪切电子散斑干涉的相移。本研究通过计算机控制载物平台的精细旋转实现相移 ,结合传统的数字散斑剪切干涉技术以及四步相移算法 ,实现了数字剪切散斑干涉相移系统。利用该系统进行了中心加载、周边固定的圆盘的典型实验 ,实验结果表明该系统可以方便有效地提取出位移导数场的定量信息。     

利用动态DSPI及其时域位相分析研究Portevin—Le Chatelier滑移带

Portevin—Le Chatelier(PIC)效应是一种典型的塑性失稳现象，我们提出了一种新方法对合金材料中的PIC效应进行直接的观察和定量化的研究，这种方法的原理基于干涉散斑图样的位相差是一个与时间相关的单调函数，当PIC效应发生的时候，干涉散斑图序列被高速采集记录下来进行时域位相分析，同时通过动态散斑干涉法补偿位移，利用这种方法可以得到PIC滑移带及周围区域沿拉伸方向的位移分布并估算由滑移引起的试件的伸长。     

红宝石脉冲激光动态光力学方法研究与进展

本文提出了瞬态图像采集技术和电磁脉冲加载装置。应用红宝石脉冲激光光源,介绍了动态全息光弹性、动态散斑干涉、动态云纹干涉、水下爆炸全息干涉、动态电子散斑干涉和动态数字散斑相关等多种方法的测试原理和测试技术。为动态位移场、应变场和应力场的定量分析提供了广泛的应用前景。     

红宝石脉冲激光动态光力学方法研究与进展

本文提出了瞬态图像采集技术和电磁脉冲加载装置。应用红宝石脉冲激光光源,介绍了动态全息光弹性、动态散斑干涉、动态云纹干涉、水下爆炸全息干涉、动态电子散斑干涉和动态数字散斑相关等多种方法的测试原理和测试技术。为动态位移场、应变场和应力场的定量分析提供了广泛的应用前景。     

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提出了用超声散斑干涉法来测量物体的位移,并且基于数字干涉和相移-频移技术对超 声散斑数字干涉测量法进行了初步的理论推导. 为了验证理论分析的结果,对一铝试件进行 了离面位移和面内位移的试验测量. 试验结果显示理论分析是正确的,在测量位移和变形时 此方法是有效可行的.     

区域密度滤波及其在数字散斑条纹处理中的应用

利用统计学原理对数字错位散斑条纹的形成进行了系统分析，并针对散斑条纹图所特有颗粒性强的特点，提出一种新的空域滤波方法－区域密度滤波。该方法能更有效地抑制散斑图中的高频噪声，也使条纹图更平滑，并且细节得到了最大程度的保存，避免了有些空域滤波法因误差积累而导致条纹移动的问题，进一步保证了相移技术和神经网络系统的计算精度。     

数字散斑条纹处理的频域法和空域法

通过对数字散斑干涉条纹散斑噪声分布规律的分析，本文提出一种用于ＤＳＰＩ条纹降噪声处理的空域滤波法－复合区域平均法。处理结果表明，该方法仅处理速度快而且其去噪声效果能与ＤＣＴ方法相媲美。     

三维电子散斑干涉法在检测残余应力中的应用

本文提出一种新的大错位三维电子散斑干涉法,并将其和钻 法检测残余应力技术结合起来,其特点一是利用三个激光器,从不同的方向照射被测物体,二是在被测物附近放置一参考物,利用大错位棱镜,使物体表面的信息和参考物上的信息都进及ＣＣＤ中,可以得到与三个位移场有关的电子散斑干涉条纹图,并可以运算和分离获得独立的ｕ,ｖ和ｗ场信息,本文介绍了大错位三维电子散斑干涉法的原理、方法和系统,并将其应用于钻孔法释放残余应     

散斑全息干涉法测量面内位移和应变

测量面内位移和应变有很多方法,诸如莫尔条纹法、全息干涉法、激光散斑干涉法等属于近代光学方法。其中莫尔条纹法需要在试件表面布上极细的网格,这在工艺上较难;而全息干涉法又需沿不同方向进行全息照相,要求较高,数据处理的程序也较繁复.最近国外采用激光散斑干涉来测量面内位移和应变,发展很快。激光散斑干涉法亦有多种。成象散斑干涉是记录被相干光照明的物体经透镜成像后所形成的具有斑点图信息的物体象,照明光可用单光束或多光束:光栏也可以是单孔或多孔。我们曾采用单光束和单孔成象的散斑干涉法对游标盘的转动进行了定标试验。另一种散斑干涉法是直接将感光片和被测物表面贴近,并牢靠地固定其相对位置.再用一束准直激光直接从感光片背面射入。由于照明光与物体表面的漫反射光是从接近180°的方向射到感光层,因而感光片记录的信息中不仅有斑点图信息,而且还包含有能实现白光再现的全息图信息,我们暂且称其为散斑全息干涉法.本文主要介绍散斑全息干涉的物理原理和它的实验方法,并利用杨氏干涉法对游标盘转动后的位移量定标和对单向拉伸的矩形板中的圆孔应力集中系数进行了定标,取得了实验结果。此外,还指出了散斑干涉法的缺点和局限性。     

电子错位散斑干涉术用于无损检测的探讨

本文叙述应用电子错位散斑干涉仪于各种缺陷的无损检测的装置原理、各种加载方式的特点.文中详细探讨了缺陷检测定量分析的理论依据,提出了对各种不同材料缺陷检测的限制并进行了实验验证;提出了提高条纹清晰度的方法.从而解决了电子错位散斑干涉术在无损检测实际应用中的各项具体问题.     

数字全息干涉相位导数计算的研究

应变测量对材料评估与分析非常重要。通过计算数字全息干涉的相位导数可实现应变测量。本文针对数字全息干涉相位导数提取问题,对数字剪切法和基于二维伪维格纳法进行研究。数字剪切法通过对干涉复相量的数字平移实现剪切,确定干涉相位导数,而二维伪维格纳法则通过对干涉复相量的二维伪维格纳分布变换,由变换模极值对应的频域参数确定相位导数。数字剪切法需干涉复相量的数字剪切过程,还需相位去包裹。由于激光散斑噪声的影响,直接数字剪切法处理效果较差,通过对剪切干涉复相量滤波,能较好消除散斑噪声影响。二维伪维格纳法无需数字剪切和相位去包裹,就可同时得到2个方向的干涉相位导数,但处理时间较长,处理效果较差。最后,用数字全息干涉法对四周固定、中心加载铝圆盘进行了实际测量,并分别用数字剪切法和二维伪维格纳法进行了分析。结果表明,滤波数字剪切法处理时间适中,处理效果较好。     

利用光学干涉条纹图相位分析测量纳米位移

Optical methods such as Twyman-Green interferometry, moiré interferometry, holographic interferometry and speckle interferometry are useful to measure displacement and strain in the full-field of structures. Recently phase analysis method of fringe patterns obtained by these optical methods becomes popular, and it provides accurate quantitative results in the full-field. In this paper, in order to measure displacement and strain, real-time or high-speed nano-meter displacement measurement methods developed by the authors are introduced. That is, (1) out-of-plane displacement analysis by Twyman-Green interferometry using integrated phase-shifting method using Fourier transform phase-shifting method, (2) simultaneous two-dimensional in-plane displacement analysis by moiré interferometry and (3) out-of-plane displacement analysis by phase-shifting digital holographic interferometry. The theories and applications are shown.     

Nano-meter Displacement Measurement by Phase Analysis of Fringe Patterns Obtained by Optical Methods

0Introduction Inordertomonitorthehealthofstructures,straingagesanddisplacementtransducersare usuallyused.Thereasonisthatmanyrulesorcodesforinspectionofstructuresrequiretousestrain gagesanddisplacementtransducers,anditiseasytousethem.However,thesemethodsarebasically one pointmeasurementmethods.Theyareexpensiveandtime consumingfordistributionanalysis.Opticalmethodssuchasgrating projection,geometricmoir啨,moir啨interferometry,holographic interferometryandspeckleinterferometryareusefultomeasuredi…     

Measurement of slopes of structural deflections by speckle-shearing interferometry

A specimen illuminated by coherent light is imaged by a camera through a shearing mechanism so that the speckle from one point on the surface can be made to interfere with the speckle from a neighboring point. The resultant speckle pattern is recorded. By mechanically interfering the recorded speckle pattern corresponding to deformed and undeformed states of the specimen, respectively, using double-exposure technique, a speckle-moiré-fringe pattern is generated. These fringes which depict derivatives of deflections of the specimen are made visible by spatial-filtering technique. Speckle-moiré fringes can also be obtained in real time. This method is a new interferometry and will be referred to as “speckle-shearing interferometry”. Speckle-shearing interferometry has the same function as Ligtenberg's technique. However, it does not have the sometimes inconvenient requirement of Ligtenberg's technique that the surface of the specimen must be of mirror quality. The new technique will be particularly useful in studies of flexural deformation such as flexed beams and plates. Although speckle-shearing interferometry is an interferometric method, it overcomes several of the limitations associated with holographic and speckle interferometries, namely: (1) the setup is simple and does not need laborious alignments of optical components, (2) it does not require stringent mechanical and ambient stabilities, (3) coherent requirement of light is greatly relaxed, and (4) the sensitivity is reduced that somehow fills the gap in sensitivity between moiré techniques and holographic or speckle interferometry.     

Nondestructive testing using temporal phase evaluation in speckle interferometry

A novel nondestructive testing (NDT) method is reported in which temporal evolution of the speckles in speckle interferometry is used to measure large object deformations. The basic principle of the method is that continuous object movement introduces fluctuations in the phase of the speckle and is recorded as intensity modulation. Acquiring a large number of frames of the object motion, the phase data for the whole object deformation are then retrieved by the Fourier transformation technique. The method is capable of measuring more than 100 μm in-plane and out-of-plane deformation with speckle interferometry and more than 500 μm for speckle shearing interferometry. The authors discuss the NDT results obtained with the three methods and make some relative comparisons of each.     

基于光学和扫描显微平台的微尺度实验力学检测技术和装置研究

本文基于光学和扫描显微平台,介绍了本研究组在微尺度实验力学检测技术和设备方面的最新研究成果。在检测技术方面涉及显微散斑干涉技术、微标记阵列检测技术、晶粒变形分析技术、光学探针动静态变形分析技术;在检测系统和装置方面介绍了新近开发的双视场薄膜检测系统、散斑微干涉系统、微标记检测平台、AFM和SEM单轴拉伸装置、三维微定位与加载系统、微力传感器及其标定装置、微动平台驱动装置等。探讨了微尺度实验力学检测中的问题和新的检测技术,给出了一些典型的应用和相关装置。     

动态电子散斑干涉法研究

使用瞬态图象采集技术，将模型受撞击前，后的电子散斑图象直接记录与存储在图象采集卡的帧存体中，从而实现了动态数字散斑干涉，测得了半限平面模型的面内位移场，实验值与动有限元计算结果很好的吻合。     

撞击载荷下数字散斑干涉法中位相的自动计量

在撞击载荷下的数字散斑干涉法（DSPI）中，本文联合应用加法和减法两种模式提出了位相测试技术，以矩形板对称轴承受撞击集中载荷为例，测量了位移场的位相分布，为了采集红宝石脉冲激光形成的数字散斑场，提出瞬态数字图像采集技术。