利用电子散斑相移技术测量物体三维面形的方法

为了获得准确的面形测量,提出了一种相移电子散斑干涉技术测量物体面形的测量方法.利用电子散斑干涉产生载波条纹,该载波条纹受到物体表面高度的调制变得弯曲,引起载波条纹相位的变化,可运用相移技术提取物体的相位信息,最后根据高度和相位之间的关系得到物体的面形.介绍了该方法的原理,利用该方法对球冠物体进行了面形测量,证明该方法测量物体面形是可行性的.由于是采用散斑干涉的方法产生干涉条纹,因此该方法测量物体面形具有灵敏度高的优点.     

三维电子散斑干涉技术及其应用研究

通过大错位剪切镜和一作为参考物的压电陶瓷相移器将三个电子散斑干涉系统组成一新的三维电子散斑干涉系统。利用该系统，结合相移技术和图像处理技术，可得到独立的位移场(u,v和w场)。该技术的特点是用三个激光器作为光源，一个压电陶瓷相移器产生参考光并实现相移，CCD摄像机前放置大错位剪切镜以使物光和参考光产生干涉。将该技术应用到柴油发动机零部件测量上，得到了主轴承孔周的三维位移场。     

利用电子散斑相移技术测量物体三维面形的方法

为了获得准确的面形测量,提出了一种相移电子散斑干涉技术测量物体面形的测量方法.利用电子散斑干涉产生载波条纹,该载波条纹受到物体表面高度的调制变得弯曲,引起载波条纹相位的变化,可运用相移技术提取物体的相位信息,最后根据高度和相位之间的关系得到物体的面形.介绍了该方法的原理,利用该方法对球冠物体进行了面形测量,证明该方法测量物体面形是可行性的.由于是采用散斑干涉的方法产生干涉条纹,因此该方法测量物体面形具有灵敏度高的优点.     

双光路电子散斑振动测量系统

本文给出了一种双光路电子散斑振动测量系统,该系统结合了普通ESPI离面振动测量光路和退敏感光路,既能对较大振幅范围的振动进行定性观测,又能实现全场自动定量分析,同时避免了相位去包裹处理.系统具有较高的抗干扰能力,可以应用于实际工程中复杂非连续结构的振动特性分析.     

在电子散斑干涉中利用反相位法进行三维变形测量

提出一种可将离面位移与面内位移分离的三维位移计算方法。在双光束电子散斑干涉系统中增加一路参考光,使这一路参考光为两光束所共用。两束光各自独立地对变形物体进行测量,分别计算相位分布,并对其中之一进行反相位计算。理论分析表明,对二路检测光所得到的相位进行相减运算,就能够较好地减少电子噪声的影响,分离面内位移场与离面位移,实现物体变形的三维测量。介绍该方法的原理,并利用典型实验证实了该方法的可行性。     

电子散斑测振技术进展

综述了电子散斑在振动测量中的发展和应用,对电子散斑测振的各种方法进行评价。     

电子散斑干涉位移场分离技术及其在三维测量中的应用

提供了一种可将离面位移与面内位移分离的三维位移场测量方法.在双光束电子散斑干涉中增加参考光,使这一路参考光为两光束所共用.两束光各自独立地对变形物体进行测量,结合相移技术,可分别得到包含离面和面内位移信息的二幅位相图.只需简单的位相运算就能够将面内位移场与离面位移场分离.在竖直方向上,采用两光束对称照明被测物,直接测量面内位移竖直方向分量.本文将该技术应用到柴油机油泵测量上,得到了油泵的三维位移场.该技术为三维位移场的测量提供了一种新的有效途径,也为柴油机零部件的强度和刚度分析评价提供了新的方法.     

利用散斑嵌入条纹和查找表进行三维面形测量

为了快速、准确地重建复杂场景的三维面形,提出了一种利用散斑嵌入相移条纹图案和截断相位-高度查找表的三维面形测量方法。将散斑作为辅助信号嵌入到四步相移条纹图案的相位分布中,得到待投影的复合条纹图案。利用相移算法解调出被测物体的截断相位和额外的散斑信息。利用查找表得到截断相位对应的多个候选高度,再利用散斑对条纹周期进行标记以解决高度歧义问题,唯一确定截断相位所对应的正确高度,以实现被测物体三维面形的快速重建。该方法直接从截断相位信息中重建三维面形,无需投影任何附加图案,也无需进行相位展开。理论分析和实验结果表明,该方法可以实现动、静态复杂场景三维形貌的高精度测量且鲁棒性好。     

基于一维离面电子散斑干涉仪对复合材料的无损检测

介绍无损检测技术、电子散斑干涉技术以及一种电子散斑干涉测量仪,对电子散斑干涉仪的基本原理和结构进行了简要描述。并用此仪器对碳纤维复合材料试样进行了检测,得到了满意的实验结果。     

基于CT的数字体散斑法测量物体内部三维变形场

提出了用于测量物体内部三维变形场的数字体散斑(DVSP)法。利用计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、激光扫描共焦显微镜(LSCM)或光学相干断层成像术(OCT)获取具有散斑特征的物体变形前后的三维立体图像,将其分别分割成若干具有相同尺寸的子块体,对相对应的子块体进行第一步三维快速傅里叶变换,在频谱域进行数值干涉得到合成谱,对合成谱进行第二步三维快速傅里叶变换,得到含位移信息的扩展脉冲函数,通过求取峰值位置得到子块体的位移矢量,对所有变形前后相对应的子块体逐一进行上述两步三维快速傅里叶变换,就可以求出所有子块体的位移矢量,从而获得物体内部三维变形场。利用模拟生成的三维散斑体图像,通过数字实验,分析了散斑尺寸、数目、子块体尺寸、图像对比度和亮度对DVSP法精度与准确性的影响。利用DVSP法测量了红砂岩单轴压缩内部的三维应变场,由位移场及应变场分布可直观地揭示试件内部变形特征。     

光纤激光自混合散斑远程测速研究

推导出了等效Fabry-Perot腔输出光强的表达式,结合Labview和Matlab软件编写了自适应噪声抵消器.提出了将自适应噪声抵消器应用到激光散斑信号的去噪处理,并通过计算散斑频谱能量密度推算出了被测目标的速度.基于Labview软件编写了监控程序,通过以太网实现了远程控制激光散斑信号对运动物体速度的实时测量.     

基于迈克尔逊干涉的傅里叶变换散斑形貌测量技术

提出了电子散斑干涉载频调制测量物体形貌的方法。采用典型的迈克尔逊干涉光路,将物体偏转一微小角度（等效为物面与参考面间形成空气楔）产生等厚干涉,可在物体的表面引入包含物体高度信息的载波干涉条纹。用CCD采集该载波条纹图,利用傅里叶变换法可解调出物体高度的位相信息,从而实现物体的形貌测量。介绍了电子散斑干涉载频调制测量物体形貌的原理,并进行了实物测量,给出了实验结果。由于该方法采用散斑干涉方法测量物体形貌,所以具有灵敏度高的优点。     

电子散斑归一化互相关法测位移

把粗糙物体表面受到相干光照明时产生的散斑场看作是一个稳态随机信号,在此基础上,本文提出了一种能做到大量程,高精度位移测量的新方法——电子散斑归一化互相关法测位移或称电子散斑照相法测位移.该法实质上是借助数字图像处理技术,通过物体位移前后二个散斑场之间的相关性来进行位移测量方法的发展.文中给出了理论分析和实验系统.实验结果表明,该法有诸如准实时,大量程(毫米级),高精度和线性可靠等优点.     

基于单幅数字散斑投影及图像相关的离面振动测量

采用单幅数字散斑图投影及高速数字图像采集技术,研究了动态离面位移的测量。采用商用液晶投影仪将计算机产生的模拟散斑图投影到待测动态变形物体表面,由高速数字图像采集设备摄取并保存变形散斑图,采用时间序列数字图像相关软件计算出物体表面各点随时间变化的离面位移。这种方法用于振动分析时不仅可以获得振型分布,而且还可以获得各点的振幅值。与现有的激光频闪照相测振及激光多普勒测振等方法相比,具有光学系统简单,可全场定量测量。悬臂梁振动实验结果证实了该方法的有效性。     

电子散斑干涉载频调制形貌测量方法的分析

根据电子散斑干涉载频调制测量物体形貌的基本原理,物体表面的微小偏转可引入包含物体高度信息的载波干涉条纹。将物体的偏转视为变形,对物体变形与载波干涉条纹之间的关系进行了讨论,得出了离面位移引入载波和面内位移引入含有物体高度信息相位的结论。发现利用典型电子散斑干涉系统测量物体形貌效果最好,并通过实验得到了验证。     

Velocity measurement by the laser speckle method using optical fibres

An optical device for in-plane velocity measurement is described. Laser light is focused by the use of an optical fibre onto the object, and the device utilizes the dynamic sparkle effect for velocity determination. The influence of different optical fibres on the speckle formation is investigated with special respect to fibre movement, and as the diameter of the aperture used for speckle detection also affects the measuring signal, an optimum value is found. A simple electronic circuit processes the measuring value proportional to the object velocity.     

数字散斑干涉三维变形测量技术研究进展

三维变形可以转换为应力/应变分布,是材料性能测试和结构可靠性分析的关键参数。在众多三维变形测量技术中,数字散斑干涉技术可以高精度地测量三维变形信息,在航空航天、汽车、先进制造、土木工程和生物医学等行业发挥着十分重要的作用。从散斑干涉基本原理出发,详细介绍了几类三维变形散斑干涉测量技术,并分析比较各类方法的优缺点;同时介绍了散斑干涉三维变形测量技术的国内外研究进展和最新应用;最后展望了散斑干涉三维变形测量技术在动态同步测量、测量系统简化以及应用范围扩宽等方面的发展趋势。     

Quantitative vibration amplitude measurement with time-averaged digital speckle pattern interferometry

A new method of using time-averaged digital speckle pattern interferometry for the quantitative measurement of vibration amplitude was developed. Signal processing techniques especially the Hilbert transformation for quantitative evaluation of the Bessel fringes obtained in time-averaged digital speckle pattern interferometry were explored. The quadrature signal after Hilbert transformation is equivalent to a 90° phase-shifted interferogram for a monotonically increasing or decreasing phase function. An algorithm was developed for Bessel fringe contrast enhancement and phase extraction. The techniques were tested numerically and experimentally. Sub-fringe quantification of the time-averaged vibration fringes is realised with the proposed method. Compared with the commonly used phase shift method which requires a minimum of two images for image processing, this method requires only one fringe pattern for data extraction.     

一种可实现电子散斑干涉的新型大错位方棱镜

设计了一种可实现电子散斑干涉的大错位方棱镜.将普通方棱镜的一个面磨去一个楔角后变为斜面,该斜面和相邻的一个面镀反射膜,其他二个面镀增透膜.垂直入射的光线经过分光后变成二束光,分别经过平面反射和斜面反射,出射的二束光线就分开了.将该大错位方棱镜置于CCD镜头前,一个物体可以成二个错位的像;相邻的二个物体可叠加成像.错位量由楔角决定,错位量足够大,可实现大错位电子散斑干涉.根据试件大小和成像距离,楔角的大小可选择在1°到10°之间.对中心加载周边固定圆盘进行了电子散斑载频干涉实验,证明了大错位方棱镜能够高质量地实现电子散斑干涉,实现位移场测量.