白光散斑照相术的部分相干理论及其应用

本文从光的相干性的角度出发,用部分相干理论分析了白光散斑照相过程。讨论了影响象面散斑对比度的诸因素,并对我们在此理论指导下完成的部分实验工作作了简介。     

白光散斑剪切照相的统计分析

本文运用统计光学的理论，详细研究了白光散斑剪切照相的统计规律，导出了白光散斑剪切照相法测量位移导数场的条件，指出了物面粗糙度，光源相干性及光路对称性等对散斑条纹的影响。     

离面客观散斑法

本文提出了一种可同时获得面内位移和离面位移一阶导数的方法——离面客观散斑法,该法具有功能多、装置简单、无需隔振、对刚体位移不敏感等特点。文中论述了此法的基本原理,应用傅里叶光学理论和空间散斑的运动规律推导了计算公式,研制的表面处理技术操作简便,增强条纹反差效果十分明显,实验值与计算结果符合较好。     

白光散斑法及其应用

本文简述了白光散斑照相的基本原理,介绍了白光散斑法在高速动态小变形测量和钢筋混凝土大构件物变形现场测量中的应用.     

超声散斑数字相关法应用于体面内转动测量的研究

在激光数字散斑相关法测量理论的基础上,阐述了超声散斑相关法测量的基本原理,并建立了相应的超声散斑数字相关实验分析系统。在实验分析时,首先应用模拟测量的方法对刚体面内转动对散斑场相关性的影响进行了分析;然后应用实验测量的方法再对此进行了分析;最后对刚体未知面内转角进行了实测。实验结果表明,刚体面内转动可测量的最大转角为9°,当转动角度为10°时,误差大于9%。实验中分别应用了爬山搜索法和相关系数拟合法来分别搜索整像素的位移和亚像素的位移。     

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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.     

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.     

客观散斑测振法

当一个反光性能较好的试件表面被激光照明后,反射光是一与试件表面形状相似的光斑,且内部夹杂了大量散斑颗粒.当试件发生稳态振动时,散斑也按照同样的规律振动.在试件表面前方直接放置一干板,用时间平均法或频闪法记录客观散斑场的变化,可得到客观散斑图.通过空间滤波,可得到位移—阶导数的等值线.该法具有对环境扰动不敏感的优点.     

基于电子散斑干涉法的高弹性连轴器挠性杆位移分析

本文重点讨论了应用电子散斑干涉法测量弹性元件的挠曲线的方法.将电子散斑测量离面位移的光路引入到高弹性连轴器挠性杆的横向弯曲变形测量中.新的离面位移测量光路并结合相移技术是其特点.首先采用类似于麦克尔逊式光路的方式将物光和参考光垂直分布,使得离面位移的结果是直接并且是纯粹的获得;其次,固体泵浦激光的相干长度很长,从而在设计光路时带来了便利,光路可以很紧凑而不考虑物光与参考光的光程差;最后,在参考光路中引入精密的PZT相移器,从而实现了位相技术,使得测量的结果能数字化输出.电子散斑干涉方法在光学非破坏性检测领域得到了广泛的应用,采用电子散斑干涉技术可以测量物体的变形、位移、振型等.该方法具有实时显示、全场非接触测量、精度和灵敏度高、采用位相技术可以方便的实现测量结果的数字化等优点.本文采用电子散斑干涉结合相移技术,得到了的数字化结果,再和有限元模拟计算进行了比较,证明了方法的正确性.     

光栅大错位数字散斑干涉系统及其应用研究

本文用统计光学理论简要简述了大错位数字散斑干涉的原理及特点,并在此基础上首次提出利用光栅作为错位元件的光栅大错位数字散斑干涉。该方法具有与全息干涉计算相同的灵敏度,光路简单、结构紧凑,波像差小,防震要求低等特点,文中对该方程进行了详细的原理分析与介绍,利用其对典型试件受均布载荷下的离面位移场进行测量,通过理论值与实验结果的比较,表明该方法的可行性,该方法拓宽了散班干涉技术的适用范围,为实际生产中的     

Digital speckle correlation for strain measurement by image analysis

This paper is concerned with small strain measurement utilizing the numerical processing of digital images. The proposed method has its theoretical basis in digital signal analysis and, from a methodological point of view, it can be considered as an extension to digital images of the wellknown white light speckle photography technique. That conventional method is based on the analysis of photographic plates that are exposed twice (before and after the specimen deformation) with the image of a random speckle pattern that has been previously printed on the test piece surface. The digital speckle correlation advantages consist of requiring a very simple specimen preparation and, mainly, of allowing the strain field computation just by numerical elaboration of the acquired images. In this paper, the theoretical basis of the technique and some valuable improvements to the known analogous methodologies are presented. Finally, test results for an application of digital speckle correlation are shown and advantages and disadvantages of the technique are elaborated. In addition, further developments in this area are discussed.     

偏振旋转孔散斑照相法

文提出动态散斑技术中一种新的孔径:偏振旋转孔。在旋转孔径处适当布置偏振片能使衍射晕能量分布均匀,信息存储合理,散斑条纹清晰度提高。偏振转孔法能在一张散斑图上记录下全部动态过程,并连续地再现出来。本文介绍了偏振菱位孔,偏振平移孔,偏振四扇孔,论述了它们的全场分析和逐点分析功能,给出了理论分析和实验证明。     

贴片散斑法及其应用

贴片散斑法将一种可剥离铝箔贴附在试件表面,经随机划痕制栅后,以其精细的光学结构和高度的反射本领,在白光或激光照射下,表面辐射率随机分布函数作为散斑场,采取直接记录手段,用全息底片对此作物体变形前后的两次曝光,所得到的散斑底片将包含宽广的空间频谱范围,且全场分析条纹清晰、灵敏度高、量程调节范围大。此方法不仅适用于各种材料的直接散斑法测量,具有经济、可靠、操作简便的特点,还能应用于平面及可展曲面构件的现场量测。     

DIGITAL SPECKLE CORRELATION METHOD IMPROVED BY GENETIC ALGORITHM

The digital speckle correlation method is an important optical metrology for surface displacement and strain measurement. With this technique, the whole field deformation information can be obtained by tracking the geometric points on the speckle images based on a correlation-matching search technique. However, general search techniques suffer from great computational complexity in the processing of speckle images with large deformation and the large random errors in the processing of images of bad quality. In this paper, an advanced approach based on genetic algorithms (GA) for correlation-matching search is developed. Benefiting from the abilities of global optimum and parallelism searching of GA, this new approach can complete the correlation-matching search with less computational consumption and at high accuracy. Two experimental results from the simulated speckle images have proved the efficiency of the new approach.     

光绘:自由开源的数字散斑图像生成和评价软件

生成数字散斑图像以及对应的变形图像是数字图像相关研究的基础,然而至今仍然缺乏功能齐全、操作简单、界面友好的专业散斑生成和分析软件;研究者需要自行实现相关算法,不仅费时耗力,也增加了出错的可能性。本文发布了一款自由开源的数字散斑图像生成和评价软件:《光绘》。该软件具有散斑图生成、变形图生成、散斑质量评价和散斑图案推荐等功能:可以生成椭圆、多边形和高斯散斑;可以渲染平移、拉伸/压缩、旋转、正弦、高斯和剪切带等变形模式的变形图;可以计算散斑占空比、散斑尺寸、系统误差和随机误差等关键散斑质量评价参数;可以根据工况生成矢量格式的推荐散斑图案。本文提出向后映射初值快速估计算法和散斑图预渲染技术实现了变形图的实时渲染显示,并使用积分图像技术大幅提升了灰度梯度平方和的计算效率。该软件不仅可用于数字图像相关的学术研究和工程应用,也可服务于实验力学的教学工作,具有广阔的应用前景。     

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.     

基于多通道滤波技术的散斑条纹图正则化方法

在光测力学中,条纹图正则化是进一步提取条纹位相信息的重要基础。对于散斑条纹图来说,正则化的过程还需能够有效地抑制散斑噪声。本文提出一种基于多通道滤波技术的散斑条纹图正则化方法。通过使用多个Gabor滤波通道对散斑条纹图进行滤波,并且引入与条纹对比度有关的权重因子把各个滤波通道的滤波结果叠加起来,最终得到滤除了散斑噪声的正则化条纹图。数值模拟和实验结果表明,该方法在将散斑条纹图正则化的同时能够有效地滤除条纹图中的散斑噪声,为进一步提取条纹位相奠定了良好的基础。