用白光散斑的直接记录法测量曲面变形

本文提出以物体表面精细光学结构在白光照射下辐射率随机分布函数作为散斑场,以全息软片为记录介质,采取无镜头成象技术,得到宽频域的散斑底片,并用有一定带宽的准单色光进行全场分析,测量可展曲面变形,其结果不仅具有较高的灵敏度,较大的灵敏度调节范围,而且其中的准备过程、记录过程和分析过程比现有的各种测量曲面变形的散斑法都要简单,该方法将可展曲面变形问题简单地转化为平面问题处理,保留了白光散斑直接记录法在测量平面变形时的全部优点,并能脱离暗室在工程现场中应用。     

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.     

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。     

用直接散斑技术测量复合材料试件的面内位移

直接散斑法用来测量带中心圆孔复合材料条状试件在拉伸载荷作用下的面内位移分布,采用镜面移植技术,提高复合材料试件表面的反射性能,从而得到高质量的散斑干涉干板,在分析散斑干涉干板时,由于得到的全场位移分布条纹频率的可调性,使此方法测量范围很宽,由弹性应变到塑性应变,直接散斑法测量的结果与云纹法得到的结果相符合。     

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。     

数字图像相关方法中散斑图的质量评价研究

在利用数字图像相关方法测量物体表面变形时,被测物体表面必需覆盖有灰度随机分布的散斑场,该散斑场作为试件表面变形信息的载体随试件一起变形。在实际情况下,不同的散斑场会显示出完全不同的灰度分布特征,并对数字图像相关方法的测量结果有着重要影响。因此如何定量评价散斑图的优劣是数字图像相关方法中一个重要的基本问题,也是该方法的使用者非常关心的问题。基于最近数字图像相关方法基本理论研究的进展,本文提出平均灰度梯度这一新参数用于散斑图质量的评价。为证实该参数的有效性,本文对五幅明显不同的散斑图进行了精确平移,并将数字图像相关方法测量的位移与预加的平移量进行比较,分析了位移测量结果的均值误差和标准差。结果显示位移测量结果的均值误差和标准差均与散斑图的平均灰度梯度有关,一个好的散斑图应该具有较大的平均灰度梯度。     

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。     

部分相干像面散斑技术

本文以光的部分相干性理论为指导,讨论了部分相干像面散斑(通常称为白光散斑)技术的关键.其结果可与激光像面散斑媲美.     

用白光散斑法测量位移

在物体表面喷上一层银粉或粘上一层玻璃微珠,形成人工斑化表面。当一束光照射时,银粉或玻璃微珠的颗粒尤如小的点光源,通过透镜所成的物像上形成随机的斑点称为散斑图。这种散斑图是与物体表面状态有关,一旦物体产生变形散斑图也将随着运动。如果在同一张底片上对物体变形前后两个散斑状态作两次曝光,底片就记录了物体变形前后两个散斑图的叠加。物体上有一个暗斑点,位移的暗斑点与原来的暗斑点在底片上形成了两个亮的光孔,相当于一组“双孔”,散斑图上许多有规律的双孔就是白光散斑法测量位移的物理基础。双曝光白光散斑图就是一块随机光栅,利用双孔衍射原理就能得到物体上各点的位移大小和方向。如果采用发光时间可以控制的极短的强烈闪光做光源,对物体变形前及承受动荷载后某一时刻进行双曝光,这时     

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.     

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.     

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     

基于单像素成像的微小位移测量方法

激光散斑位移测量法是一种重要的现代光学位移测量方法,由于受到图像传感器元件感光性能限制,难以在强干扰光条件下获得有效散斑场信息,进而无法获取位移场数据,因此,基于单像素成像技术,本文提出一种新的激光散斑位移测量方法:对散斑信息进行图案编码调制,并使用单像素探测器采集调制后的光强信息;利用Walsh-Hadamard Transformation(WHT)成像算法对散斑场图像进行重建;最后结合自相关算法确定物体的位移场信息。分别利用商业相机和单像素成像技术对散射介质的单轴微小位移进行测量,结果表明基于单像素成像技术的激光散斑位移测量技术可以获得较好的测量结果。相比于传统测量方法,基于单像素成像技术的激光散斑位移测量方法在复杂环境中具有一定的优势,可实现强光干扰下的位移场测量。     

The application of fourier transform in regularized speckle photography

Two speckle patterns are recorded using a video camera corresponding to undisplaced and displaced states into the memory of a computer. After one pattern is added to another, the displacement of the measured points can be calculated by using the Fourier transform. The expression of displacement field is deduced for non-uniform displacement, and as an example, a rotatanle disc is tested for illustration. The results prove that the present method is promising.     

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。     

超声散斑多谱值相关法测量技术

超声散斑相关法能对物体的变形进行非接触式测量,但在相关运算时,由于相关系数是一个多峰函数,在搜索相关系数最大值时经常会将次峰误判为主峰,从而造成很大的测量误差。本文提出的超声散斑多谱值相关法,对位移前和位移后的散斑场中各散斑信号进行离散谱分析时,取多个振幅谱值分别组成数据矩阵并各自进行相关运算,比较运算得到的各个位移值来确定真实位移,它能避免因相关系数主峰误判所引起的误差。本文应用超声散斑多谱值相关法对水下物体的位移进行了实测,实验结果表明该方法不仅能有效地避免相关系数主峰的误判,而且提高了位移测量精度。     

超声散斑数字相关法应用于刚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。     

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.