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.     

ESPI技术对外贴纤维混凝土加固承载的实验研究

采用电子散斑干涉技术,对外贴碳纤维加固混凝土梁的外贴材料位移的分布特征,进行了全场实时测量,通过实验获得的散斑干涉条纹图可以得到外贴材料与混凝土梁的粘结传力长度随粘结长度及初始载荷之间的关系;了解用于加固的碳纤维材料的应变分布特点和产生梁侧剥离破坏时的碳纤维表面位移(应变)的演化过程。实验还说明了电子散斑干涉技术不仅可用于位移的测量,而且也可用于结构安全监测和破坏预报。文中给出了对C20D、C25A和C60C侧贴碳纤维板加固在不同载荷作用直到构件破坏前的位移测试及对试件C60C轴线上的剪应力分析结果。     

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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.     

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。     

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。     

用云纹干涉法测复合材料的固化残余应变

云纹干涉法是研究复合材料变形的一种有效方法.本文讨论了用云纹干涉法测量复合材料的固化残余应变,获得了试件表面的位移条纹图,并用电测方法加以验证。     

提高直接散斑法全场分析条纹图清晰度的技术途径

本文论述了试件表面处理、全息干板的选择及显影方法、全息干板与试件的固定方式、全场分析条纹图的拍摄技术等因素对于提高直接散斑法全场分析条纹图清晰度的影响,指出了提高直接散斑法全场分析条纹图清晰度的技术途径。介绍了采用本文提出的技术途径取得的实验结果,实验值与理论计算曲线符合良好。     

电子散斑干涉法在研究双材料界面力学行为中的应用

对于复合材料，界面往往是重要的组成部分，也是缺陷极易发生甚至断裂破坏的地方，从而影响材料整体的力学行为。为了考察不同界面缺陷形式以及材料层厚对界面力学行为的影响，应用电子散斑干涉法对金属基上烤瓷的双材料试件进行了实验研究，部分试件与云纹干涉法结果也进行了比较。实验结果表明具有垂直界面裂纹的试件梁抵抗破坏能力大大削弱，而界面处无缺陷的力学性能较好，其中又以金属层与烤瓷层厚比在3附近的较为理想，实验也表明电子散斑干涉法适用于测量绝对或相对微小的位移，灵敏度达到微米级。     

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.     

用直接散斑法对平面应力问题进行全场应变分布测定的实验与分析

本文通过直接散斑法和云纹法测定带小孔薄板在单向拉伸载荷作用下的应变分布,分析了激光散斑法和云纹法之间的内在关系,讨论了直接记录的散斑底片和照相记录的散斑底片各自在频率响应上所呈现出的差别,利用空间频率概念作为定量刻划散斑法和云纹法在测量应变时的灵敏度的共同标准。实验中所测应变范围较大,包括完全弹性应变、局部屈服应变以及卸载后的残余应变。得到的均是全场分布信息,实验值与计算结果符合较好。     

In-plane displacement measurement of composite material by objective speckle

The objective speckle was used to measure the in-plane displacement around the hole in a coupon specimen of composite material under tensile loading. Mirror transplantation method was adopted to ensure the high reflectivity of specimen surface and to obtain high quality double exposure specklegram. The adjustable spatial frequency of the whole-field pattern of the displacement made it possible to measure a broad range of strain, from elastic to plastic. The results obtained by objective speckle agree well with those by Moire method.     

应用超声散斑相关法测量水下物内层界面位移

超声散斑相关法可应用于水下物体内层界面的位移测量,在工程建设中具有广泛的应用前景。根据所建立的测量实验系统,对位于水中的有机玻璃试件内层界面的面内位移和离面位移进行了实测,测量误差一般在7%以内。进一步研究结果表明:在刚体位移情况下,一般经粗磨、粗刨和粗铣加工或砂模铸造后的粗糙外层界面对超声散斑相关法内层界面位移测量结果的影响极小;当外层界面发生应变时,其变形前后内层界面上的散斑场的相关性将随应变量的增加而减弱,但外层界面应变小于0.05ε时,内层界面上超声散斑相关系数的减小不超过4%。     

数字散斑相关方法用于PMMA弹性模量的测量

通过三点弯载荷实验，利用数字散斑相关方法得到了试件载荷过 程中对应的载荷-位移曲线. 依据实验中试件载荷前后位移的变化量，对常用 工程材料PMMA的弹性模量进行了测定. 实验数据表明所测弹性模量较为真实、客观， 相对误差较小. 该研究方法为同类材料未知弹性模量的测定提供了一种行之有效的 测量途径.     

In-plane and out-of-plane displacement measurement by ultrasonic speckle correlation method (USCM)

When an object moves, ultrasonic speckles backscattered from its surface will follow the object to move. From the Kirchhoff diffraction theory and the correlation principles of random signals, the necessary condition for keeping the correlativity between the speckle fields before and after the objective displacement was deduced. Based on this condition, the formulas for the relationship between the speckle displacement and the objective displacement were obtained. Practical measurement was performed. Ultrasonic digital speckle correlation method was used to measure the in-plane displacement and out-of-plane displacement of an object. The displacements of the objective surface were evaluated after the displacements of the speckles were determined.This method can be also used to measure the displacements of an inner objective surface. A mountain-climbing search method was proposed, which enabled us to find the maximum correlation coefficient in the correlation operation quickly and efficiently. The experimental results showed good agreement with the theoretical predictions.     

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。     

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.     

微尺度位移、形貌测量系统及应用

研制了一套可应用于MEMS器件的微尺度测量系统，可以在受载状态下实时检测MEMS器件的面内位移、离面位移和三维形貌。该系统中，面内位移测量是一个基于白光数字散斑相关方法的显微光学测量系统，与相应的力学加载系统结合，可以得到MEMS器件在受载状态下的实时面内位移；离面位移和三维形貌测量则是一个基于相移显微投影光栅方法的光学测量系统，与相应的力学加载系统结合，可以得到MEMS器件在受载状态下的实时三维形貌和离面位移。最后给出了几个典型的MEMS器件面内位移、离面位移和三维形貌的实测结果。     

橡胶材料弹性模量数字图像相关测定法

利用数字图像相关方法测量了小应变下柔性橡胶的弹性模量.用CCD相机记录单轴压缩实验中圆柱体橡胶试样表面人工散斑图像,作为数字图像相关测量技术中的变形信息载体.分析了镜头畸变对位移测量的影响,运用数字图像相关法得出小应变范围内像胶的应力应变曲线,计算出橡胶的弹性模量.并与采用千分表所得到的结果进行了比较,两者符合较好.实...     

基于数字散斑相关方法测定Ⅰ型裂纹应力强度因子

提出了一种通过数字散斑相关方法测定金属材料Ⅰ型裂纹尖端位置和应力强度因子的实验方法.实验采用疲劳试验机对含Ⅰ型缺口的Cr12MoV钢试件预制裂纹,通过数字散斑相关方法测试试件在三点弯曲加载条件下裂纹的扩展过程及裂尖区域的位移场.将位移场数据代入裂尖位移场方程组,采用牛顿-拉普森方法求解含未知参量的裂尖非线性位移场方程组,计算裂尖位置和应力强度因子.实验结果表明,采用该方法可以准确地测定金属材料Ⅰ型裂纹应力强度因子、裂尖位置及裂纹扩展长度,解决了以往研究中因不能准确测定裂纹尖端位置,而无法准确计算Ⅰ型裂纹裂尖断裂参数的难题,揭示了金属材料裂纹扩展过程中应力强度因子演化特征.     

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…