中国近代光测力学的进展和前景

实验力学是一门应用性很强的分支学科,是各学科发展必不可少的基础和手段,又是受到各学科发展以及整个国家工业和技术水平影响的学科.它包括理论研究、技术发展、仪器研制和应用各个方面.近年来中国实验力学有了较快的发展,现代光测力学是其中的一部分.近代光测力学是在原来光测弹性力学和云纹的基础上,由于激光问世而蓬勃发展起来的新原理和新技术,包括全息干涉、散斑干涉、焦散线法和云纹干涉法等等.同时,基于近年来图像处理方面的飞速发展和微机的普及,使近代光测力学的各方面,都向前跨了一大步.     

铝合金板材塑性性能的研究

铝合金在汽车工业中的广泛应用对于降低汽车重量、减少燃油消耗和汽车尾气的排放量具有十分重要的意义,但其室温塑性成形性能却受到了锯齿形屈服行为的影响,从而制约了铝合金进一步的推广应用.本文基于合金材料塑性变形过程中位错和溶质原子间相互作用的分析,建立了一个可用于描述锯齿形屈服现象的唯象本构模型.该模型将溶质原子对位错运动的钉扎效应和位错挣脱后的脱钉效应置于一个统一的框架内进行考虑,而这两个效应的相互竞争将决定材料宏观变形行为的发展演化.基于该模型的数值模拟结果和实验测试结果取得了良好的一致性,从而验证了理论和模型的有效性.     

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.     

蜻蜒飞行姿态的实时模拟测量

作为昆虫自由飞行姿态实时测量的预研课题,本文利用投影栅线法对真实蜻蜓翅膀在以适当频率摆动的机械驱动下模拟真实飞行时的三维形状变化进行了实时测量.由于在图像采集,预处理,位相提取,抑噪声去包络等环节采取了一系列措施,克服了由于蜻蜓翅膀透明度高,表面微观起伏变化剧烈所导致的栅线条纹图的平均灰度、对比度和信噪比都很低而给数据处理带来的困难.并最终得到了满意的结果.     

利用激光衍射谱的变化测量金属表面的塑性变形并确定其弹塑性区交界

本文首先分析了相干光被粗糙表面散射时,其平均散射光强的空间分布与反射表面微观轮廓的统计参数的关系;进而讨论了弹性和塑性变形对金属表面轮廓统计参数影响的不同特征及与之相应的激光衍射谱的不同变化。据此,提出了一种根据衍射谱强度分布变化来测量塑性变形的方法。用实验对理论分析的结论进行了验证,并给出了一个用上述方法勾画变形物体塑性区形状及测量塑性变形程度的例子。实验表明,这种方法可以分辨不小于2×10~2με的塑性应变。     

散焦散斑测振法

散焦散斑测振法是指通过透镜聚焦在物表面前边或后边的某一平面上,进行观察分析或记录处理振动散斑场的一种方法.这种方法可以用于目视观察,进行定性分析,给出振幅极值点、节线交点及节线分布等信息;也可以用照相 ...     

光学读出红外成像中面光源影响下的光学检测灵敏度研究

在光学读出红外成像的理论分析中, 通常将具有一定实际尺寸的非相干面光源简化为理想点光源, 导致了分析误差. 本文建立了面光源模型, 通过夫琅禾费衍射理论, 研究了面光源影响下的光学检测灵敏度, 发现了光学检测灵敏度随光源半径和焦平面阵列反光板长度的变化关系, 提出了面光源影响下的光源尺寸和反光板长度的优化设计准则. 针对理论分析, 进行了实验验证, 测试结果与理论分析一致. 关键词： 面光源 光学读出 焦平面阵列 非制冷红外成像     

激光散斑照相放大技术和夹层散斑法

本文研究了激光散斑照相放大技术和夹层散斑法及其错配技术。前者适用于应变集中区的面内变形的测量;后者适用于测量处于加载过程中的位移和应变分布。     

双材料微梁阵列室温物体红外成像

针对近年出现的新概念光学读出双材料微梁阵列红外成像技术，提出了具有热变形放大效果的无硅基底回折腿间隔镀金的微梁单元结构,并建立了其热机械模型，在模型分析基础上，成功的设计制作了100×100像素的焦平面阵列(focal plane array,FPA).在构建的红外成像系统中，实现了对室温物体——人体的热成像，噪声等效温度差约为200mK.实验结果与热机械模型的分析一致. 关键词： 非制冷红外成像 光学读出 双材料微梁阵列     

基于调制度分析的加权最小二乘相位展开方法(英文)

介绍了光学相位展开的加权最小二乘法,采用调制度分析方法确定其权值.模拟和实际的相位展开例子都说明了其有效性.