结合散斑干涉和数字散斑相关的三维形变测量技术研究

发布时间：2020-11-12 17:32

　　 物体表面三维形变测量在工程材料、生物医学、航空航天等领域有着广泛的应用,数字散斑干涉技术因为具有全场、非接触、高精度等特点而日益得到重视。一般的数字散斑干涉系统只能实现或离面或面内形变的单一测量,本文将数字散斑干涉与数字图像相关结合,一套光路即可实现离面形变和面内形变的同步测量,使用对离面位移敏感的光路,记录散斑变形前后散斑干涉图并重建物波强度与相位,根据物波相位变化可求得离面形变,对物波强度进行数字图像相关处理可求得面内形变。论文详细介绍了散斑干涉与数字散斑相关的测量原理。对散斑干涉中的相位检测进行了仿真,模拟了理想情况、光强不均匀、振动等情况下的相位提取,并计算了不同情况下不同相位检测方法提取出的相位的信噪比,对时间相移技术与空间载波技术进行了定量分析与比较。对影响测量精度的关键参数进行了分析设计和实验验证。根据频谱分离的条件,对光阑直径和参考光入射角度进行了分析设计,并通过实验进行了验证,所设计的参考光入射角及光阑直径范围可保证频谱分离。通过实验研究了光阑直径和参考光物光光强比对相位图质量的影响,给出了可取得良好相位图的光阑直径和参考光物光光强比范围。最后搭建了以马赫曾德尔干涉仪为核心的三维形变测量系统,参物光光强比可调,使用该系统对一块螺旋测微头加载的铝板的离面变形以及对平动铝板的面内位移进行了测量。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG806;TP391.41
【部分图文】：

图 1-1 双光束 ESPI 三维形变测量系统[34,35]Figure 1-1 3D deformation measurement based on double beam ESPI国 DANTEC DYNAMIC 公司推出的 Q-300 数字散斑干涉三维形变测量系统光路实现三维形变的测量，可独立获得三个维度的变形，精度达亚微米和上述孙平的方法类似，系统光路图 1-2 如图所示，在测量面内两个维时，需要将图中对称照明光束旋转 90 度，只能实现对三维形变的分时。

图 1-1 双光束 ESPI 三维形变测量系统[34,35]Figure 1-1 3D deformation measurement based on double beam ESANTEC DYNAMIC 公司推出的 Q-300 数字散斑干涉三维形变实现三维形变的测量，可独立获得三个维度的变形，精度达述孙平的方法类似，系统光路图 1-2 如图所示，在测量面需要将图中对称照明光束旋转 90 度，只能实现对三维形

上海交通大学硕士学位论文学周文静等人提出了一种使用一分五型光纤的三维形变测量 1-3 所示，从激光器出来的光分为 5 束，其中一束作为参考称照明物体，另两束在 yoz平面对称照明物体，通过开关通过，CCD 记录不同光束的干涉，测得不同维度的形变信息三个维度的形变信息，但是需要分次记录，不能在动态测量场
【参考文献】

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本文编号：2881028