原子力显微扫描云纹法的相移技术研究

提出一种原子力显微镜扫描云纹法的相移新技术 ,运用原子力显微镜的压电扫描头作为相移元件 ,对所得云纹图像可进行 0 - 2 π范围内的四步相移。对该方法的测量原理和实验技术进行了详细的阐述。作为典型实验和应用实例 ,分别对由全息光栅和含热变形的电子封装试件栅形成的云纹进行相移分析。成功的实验结果表明 ,该方法是可行的 ,为微米云纹方法的条纹处理提供了一种新途径。该方法可望在微观变形的云纹法测量中发挥积极作用     

基于液晶显示投影技术的数字影栅云纹相移实现方法

影栅云纹是物体离面变形和表面形貌测量常用的一种比较简单的方法,用单纯的影栅云纹法即便在最好的光学系统配置情况下测量精度也只有1~100μm左右,在影栅云纹测试方法中引进相移技术是提高测量精度的主要手段。采用液晶投影仪和数字图像处理技术实现数字影栅云纹测量的准确数字相移,避免了在影栅云纹法中使用结构比较复杂或特制的相移机构。由计算机产生相移条纹图经液晶显示投影,应用实时图像灰度算术相减技术得到数字相移影栅云纹条纹图。该方法具有“基准栅”的栅距和相移步长实时可调,配置高速图像采集系统和图像后处理软件,可将相移技术引入动态测量中,从而提高动态测量的精度的优点。最后的悬臂梁实验结果证实了该方法的有效性。     

纳米云纹法实验研究

结合原子力显微镜技术提出了一种新型纳米云纹方法 ,并应用该方法进行纳米范围的变形。实验中选用原子力显微镜显示屏的扫描线做为参考栅 ,云母和高纯定向石墨的晶格结构做为试件。对纳米云纹形成原理及测量方法进行了详尽讨论。运用该方法对强脉冲激光辐照激光照射之后云母试样的剩余变形进行测量研究。成功的实验结果表明这种方法是可行性的 ,可望在纳米力学行为研究中获得广泛应用。     

TEM纳米云纹法测量纳米碳管变形

提出了透射电子显微镜(TEM)纳米云纹法的新技术,首次将该方法用于单根单壁碳纳米管的残余变形测量。纳米云纹由计算机显示器扫描线与碳纳米管束TEM图像干涉而成。该方法具有纳米级空间分辨率,可直接测量碳纳米管的力学性能。对TEM纳米云纹法的原理进行了详细的阐述,并利用不同管径的单壁碳管束产生了云纹。对直径为7.5nm的弯曲碳管束的残余变形进行测量,直接得到了其中一根直径为1.0nm的单壁碳管的残余变形场。实验结果证明了该方法的可行性。该方法为纳米尺度的碳管力学性能测量提供了新途径。     

水转印栅线聚氨酯大变形及动态力学特性测量

将水转印工艺与数字图像处理方法结合,提出水转印栅线相移云纹法,该方法可用于聚氨酯类超弹性材料大变形测量。通过水转印制作试件栅与参考栅,并采用计算机对两者的数字图像进行算术相减,得到数字相移云纹条纹;运用Carré算法从相移云纹条纹图中提取出面内变形相关的相位。所提方法仅用一幅试件栅与参考栅图像实现试样变形信息的自动、准确提取,可为动态大变形的测量提供一种成本低、有效精确的测试手段。给出了所提方法用于聚氨酯圆环静载压缩变形定量测量,及圆棒的冲击压缩动态变形特性实验研究的结果。     

云纹干涉法在线复制变形光栅技术研究

介绍了一种云纹干涉法现场转移高密度光栅的新工艺，将现场转移光栅与实验室测量有机结合起来，同时得到物体变形的面内U、V位移场。从理论上分析讨论该方法的可行性及误差。通过实验验证该方法与传统云纹干涉法具有相同的灵敏度和量程，使云纹干涉法应用范围更加广泛。     

用于微观场小应变测量的云纹干涉载波条纹法

在云纹干涉法的基础上，研究了一种新的测量方法——云纹干涉载波条纹法，利用初始载波条纹根据物体变形前后的变化对应变进行分析。实验证明：在结合适当的数字图像处理技术情况下，应用频率为1200lp/mm的试件栅，测量试件（微观场）变形产生的应变时，精度基本控制在±10με的范围内。对该方法的研究表明：其灵敏度可在1με以下。方法可给出U场诸行、V场诸列的平均应变值，使研究微观场小应变及微观场临近区域微小应变的不同成为可能。这一技术为MEMS研究中对相关力学内容的分析提供了技术支持。     

用激光加工硅钢片降低铁损残余变形的云纹干涉法测量研究

应用双镀层高温高频光栅和云纹干涉法对激光加工硅钢片降低铁损的残余变形进行了测量研究。分别对采用ＣＯ２连续激光和ＹＡＧ脉冲激光不同参数处理后硅钢片表面的残余变形进行了测量，对双镀层Ｃｒ－Ｃｒ光栅的制作方法、云纹干涉法测量残余变形的原理进行了讨论。实验结果表明，硅钢片在激光加工后，试件表面产生负性残余应变是细化磁畴，降低铁损的直接原因     

激光扫描共聚焦显微镜中云纹法的实验研究

将激光扫描共聚焦显微镜与实验力学中的云纹法相结合,提出了激光扫描共聚焦显微镜云纹法并对其进行了实验研究.实验中以激光扫描共聚焦显微镜的扫描线作为虚拟参考栅,以1 200 lines/mm的全息光栅作为试件栅,这两组栅线相干涉形成云纹条纹.对激光扫描共聚焦显微镜中云纹的形成原理和出现条件进行了讨论,对实验结果与理论分析进行了比较.结果表明,激光扫描共聚焦显微镜云纹法是真实可行的.由于该方法无需干涉系统且对测量环境无特殊要求,因此有望在待测物体表面微米量级变形观察和测量上得到应用.     

扫描隧道显微镜纳米云纹法的实验研究

提出了应用扫描隧道显微镜(STM)纳米云纹法测量面内位移的原理。测量中,把扫描隧道显微镜的探针扫描线作为参考栅,把物质原子晶格栅结构作为试件栅,对这两组栅线干涉形成的云纹进行了纳米级变形测量。对扫描隧道显微镜纳米云纹的形成原理及测量方法进行了详尽的讨论,并运用该方法对高定向裂解石墨(HOPG)的纳米级变形虚应变进行了测量研究,得到了随扫描范围变化的虚应变场,并与理论值进行了比较。     

数字纳米云纹法的实验研究

提出了一种新的测量物质纳米级变形的云纹方法———数字纳米云纹法,在测量过程中,借助于各种电镜,采用具有周期结构的晶体物质的晶格或一些过渡金属、贵金属材料规则的表面原子重构作为试件栅。该试件栅的节距可达到亚纳米的量级,使得该方法可以在纳观范围内测量物体的面内位移,应变。参考栅采用计算机绘制的正弦型数字栅。详细地论述了该数字栅的制作方法,数字纳米云纹条纹的形成机理,及位移、应变的测量方法,云纹条纹的相移方法和倍增方法。     

耐高温光刻胶光栅模板的制作与转移技术及其应用

作为试件变形传感元件的云纹光栅的制作是云纹干涉法的关键技术。本文提出了在１２０～２００℃高温下使用的光刻胶光栅模板的制作及在此温度下试件栅的复制工艺，并利用此技术研究了新型微电子封装组件在１２５～２０℃温度载荷下的热变形。实验结果表明：采用该方法可以获得高质量的试件栅，云纹条纹质量好，可用于试件微小区域内热变形的精确测量     

载波相移云纹干涉法研究

通过对载波技术研究,提出载波相移云纹干涉法.采用该方法可以实现云纹干涉条纹信息的自动识别.给出了灵敏度和载波频率的定量关系式;同时,对载波数字相移云纹干涉法测试的精度进行了系统分析.     

刚体运动对云纹干涉法的影响

本文详细讨论了试件在空间六个自由度中产生刚体运动时所形成的云纹图特性，定量地分析了各种刚体运动形式对云纹干涉法的影响。经分析表明：在用云纹干涉法测量变形位移场时，只有当试件绕坐标轴刚体转动时才会影响所测变形位移场。     

高温云纹干涉法的进展

本文对云纹干涉法在高温范围的测量应用进行了回顾。对制栅方法、高温云纹干涉光路系统及高温云纹干涉法在材料高温蠕变测量、高温蒸气管道现场蠕变测量、激光焊接残余应变分析等中的应用进行了简述     

载波相移云纹干涉法研究

通过对载波技术研究,提出载波相移云纹干涉法,采用该方法可以实现云纹干涉条纹信息的自动识别,给出了灵敏度和载波频率的定量关系式;同时,对载波数字相移云纹干涉法测试的精度进行了系统分析。     

摄像测量在舰船变形测量中的应用研究

针对舰船不同安装基座间相对变形的高精度测量要求,提出了一种利用单摄像机三维姿态测量原理和亚像素定位法,通过若干台摄像机进行传递测量船体变形的方法,来解决对两个或多个不通视安装基座之间相对变形进行高精度测量的问题。分别对单摄像测量和多级摄像传递测量进行了测量精度分析,采用4台2K×2K分辨率的摄像机进行传递测量,测量精度优于23″。该方法在舰船上较易实施,且精度较高。     

电子束刻蚀法制作微米/亚微米云纹光栅技术

本文应用电子束刻蚀技术并结合真空镀膜技术提出了制作电子束云纹光栅的新方法。首次提出三镀层制作双频电子束云纹光栅的新工艺。所制得的光栅可在两频率下应用电子束云纹法测量物体的变形。同一般光栅相比 ,这种双频光栅变形量程范围更大。在本研究中 ,运用电子束刻蚀法并结合真空镀膜技术制作出 0 .1μm间距 ( 10 0 0 0线 /mm光栅 )的电子束云纹光栅。应用所制作的 10 μm/1μm双频光栅与相对应的电子束参考栅干涉 ,分别得到对应的电子束云纹场。文中对制栅工艺及方法进行了详细的讨论。     

应用菲涅耳三面镜形成云纹干涉空间高频栅进行离面位移及振动的测量技术

本文提出应用菲涅耳三面镜在空间形成云纹干涉高频栅及贴片云纹干涉技术进行离面位移与振动的测量技术,文中就测量原理、定量公式推导、条纹解释、测量精度及灵敏度等方面都作了详细论述,为工程中的位移与振动模态分析提供了一种现场测试新途径。     

云纹干涉载频调制技术及分析

在物体变形场的测量中,云纹干涉的载频调制技术有重要作用.在云纹干涉中,对称光照明产生的衍射光沿试件栅表面的法线传播并产生干涉.通过改变照明光的入射角度,可实现变形条纹场的空间调制.通过光程差的分析说明了载波条纹产生的机理,得出了载波频率与照明光入射角度变化之间的关系式.利用三点弯曲加载结合二维载频调制实验,给出了实验结果.证明了在初始条纹较少的情况下,载频调制技术能有效地测量物体的位移场.