电子散斑干涉技术及应用

电子散斑干涉技术（ＥＳＰＩ）是一种用来测量光学粗糙表面的位移与变形的干涉计量技术。它利用激光散斑场做为待测表面的信息载体，通过电子学手段记录、比较和处理散斑场信息，最后以散斑干涉条纹的形式在电视监视器上显示出试件表面位移或变形的等值线条纹，是一种集光学干涉计量学、电子学及计算机图象处理技术为一体的自动测试技术，可以用于离面位移、面内位移、位移偏导场的测量、振动分析及材料或构件的无损检测等方面。本文     

双脉冲数字散斑干涉系统的实验研究

研究了一种基于脉冲Ｎｄ：ＹＡＧ激光系统的数字散斑干涉技术．设计并实现了物体与脉冲激光触发以及ＣＣＤ图像获取的同步控制．这种双脉冲数字散斑干涉技术，可记录亚毫秒时间间隔的物体状态变化并可作定量分析．     

数字剪切散斑干涉技术的应用

介绍了剪切散斑的测量原理及成像方式,详细讨论了剪切成像的常见方式并总结了各种方式的优缺点及适用场合,探讨分析了几种常用加载方式的特点。由于数字剪切散斑干涉技术具有高精度、非接触、可直接测量应变并且抗干扰能力强等优点,已经广泛应用于应变分析、无损检测和振动检测等领域。重点分析了它在无损检测方面的应用以及特点及优点。     

相移数字散斑干涉术测量振动模态

数字散斑干涉技术是一种非接触，全场测试的光学测试方法。用数字散斑干涉术时间平均法测得的物体表面稳态振动，可描述为受高频分量调制的零阶Ｂｅｓｓｅｌ函数。文章提供一种在数字散斑时间平均法测振中使用的相移方案，以消除条纹图中的背景分量，使条纹仅与振幅有关，阐述了此方案的原理，并给出实验的结构和结果。     

电子散斑干涉条纹处理偏微分方程方法的回顾与展望

介绍了偏微分方程(PDE)图像处理的基本原理,构造偏微分方程模型的变分法和常见的滤波模型,并给出常见滤波模型的能量泛函。回顾了近几年偏微分方程图像处理技术在电子散斑干涉(ESPI)条纹处理中的应用成果,包括应用偏微分方程图像处理方法同时实现电子散斑干涉条纹图和相位图的滤波和增强处理,提出用于密集电子散斑干涉条纹处理的方向偏微分方程模型及提取电子散斑干涉条纹骨架线的偏微分方程方法。介绍了这些方法与传统方法相比的优势,并进一步展望了偏微分方程图像处理在光测技术中的发展趋势。     

大位移电子散斑干涉法

针对电子散斑干涉（ESPI）法处理大位移时的困难,提出了一种改进的ESPI法。将数字散斑相关法（DSCM）引入ESPI中,由DSCM计算引起散斑去相关的面内位移,将所得二维面内位移对失配散斑场进行校准,恢复干涉条纹。用对离面位移敏感的ESPI光路,结合相移方法求得对应离面位移的相位数据,和二维面内位移一起,构成物体三维位移。对周边同定、中心加载的有机玻璃试件进行了测量,结果表明能产生质量干涉条纹,证明该方法是合理、可行的。     

位置随机散斑相关测量方法及应用

本文提出了一种新的位置随机散斑相关测量方法.在新的方法中将数字图像分为若干个n×n像素的窗口,在每个窗口中确定一个或两个散斑点,散斑为高斯散斑.与原来的就整场取随机位置的方法相比较,制作出了散斑分布更均匀的局部位置随机的散斑图.本文还分析了基于局部随机位置点阵,利用成像透镜的低通滤波作用生成局部位置随机的散斑图的方法.文中分别模拟了局部位置随机散斑图和整场位置随机散斑图在数字散斑相关测量中的应用,将两种散斑相关测量的方法进行了比较分析.     

基于电子散斑干涉技术的IC芯片加速寿命预测研究

提出了基于电子散斑干涉技术(ESPI)可预估局部温度最高区域的加速寿命预测方法.实验通过对芯片样品进行了动态工作模式下的功耗评估,预估了芯片局部温度最高的热源区域,尔后对此区域进行去封装处理;在芯片去封装区域,分别测出常温和高温环境下芯片动态上作模式的裸片表面温度,以此数据作为Arrhenius模型中加速因子的结温,求出加速因子;最后,根据实验得出芯片存高温环境下的寿命时间,即可推出其在正常工作条件下的寿命.结果表明,这种方法具有准确、快速和简单的特点,可广泛应用于微电子器件的正常工作寿命预测.     

基于剪切散斑干涉的薄壁金属粘接质量评估

薄壁金属粘接结构是国防工业中常见的结构类型,其界面粘接质量无损评价一直是国内外研究的热点和重点。本文基于数字剪切散斑干涉技术,利用四步相移法构建了剪切散斑干涉测量系统,详细分析了铝蒙皮粘接铝合金平板试件上不同粘接质量区域在负压载荷下的剪切散斑干涉条纹和离面位移场。实验结果发现粘接质量高低可通过剪切散斑干涉条纹图疏密程度表征。干涉条纹随着粘接质量增强逐渐稀疏,在局部弱粘情况下会出现类似脱粘状态的条纹分布。此外,本文利用Cohesive单元模拟胶粘层,计算分析了铝蒙皮粘接试件有限元模型在负压加载下离面位移场。数值结果与光测实验结果相吻合,验证了利用剪切散斑干涉技术评价薄壁金属界面粘接质量的可行性。     

散斑干涉条纹图降噪技术比较研究

电子散斑干涉条纹图在形成的过程中引入大量的散斑噪声,有效地去除噪声是电子散斑干涉技术研究的重要课题之一。对电子散斑干涉条纹的降噪方法进行了比较研究,仿真结果表明,传统的空域降噪方式在滤除噪声的同时对图像造成了一定的模糊,降低了图像的对比度。只有在降噪的同时充分地考虑条纹的方向性和条纹密度,才能更好地保留条纹图的结构和对比度,并为下一步提取相位图进行测量奠定一个好的基础。     

便携式散斑干涉仪的光路安排

数字散斑干涉(DSPI)是精密检测领域常用的一种测量技术，目前一般的数字散斑干涉系统使用大功率激光光源和大型光学实验平台，仅适用于实验室研究工作。为实现数字散斑干涉的工程现场应用．本文提出一种新的便携式数字散斑干涉仪的光路安排，它采用和小功率激光器相适应的光路配置，结构紧凑，体积小巧．在光源小型He-Ne激光器输出功率仅为5mW的条件下，仍然能在实验中获得良好的干涉条纹图，其对比度可以和利用20mW的激光得到的条纹图相比拟，有效地提高了激光的利用率。通过理论分析和实验验证，对该便携式数字散斑干涉仪的合理性进行了论证。     

离面位移数字散斑干涉系统测量材料内部缺陷

为了实现对材料内部较深层缺陷的大小和深度的检测,采用弹性理论分析并结合离面位移数字散斑干涉实验的方法,分析了含内部缺陷试件的离面位移分布,并给出了理论解。同时用数字散斑干涉和数值仿真得出试件的离面位移,将3种方法得到的离面位移及其1阶导数的分布做了对比,由对比结果可知,理论、实验及仿真得到的结果非常吻合,并对误差做了分析。从实验得到离面位移的1阶导数可获得缺陷的大小,结合理论计算出缺陷的深度,二者的误差都在允许范围之内。结果表明,利用离面位移数字散斑干涉系统测量材料内部较深层缺陷具有很高的准确性。     

基于Goldstein滤波的数字散斑条纹图降噪方法

有效去除数字散斑条纹图中的噪声是散斑干涉测量技术中的关键问题。提出了一种基于Goldstein滤波的数字散斑条纹图平滑方法。该方法需要将散斑条纹图中的干涉相位转换为矢量空间中的单位矢量,并进行快速傅里叶变换(FFT),得到其频谱,然后对频谱进行加权处理,从而抑制噪声的频率成分,再将加权处理后的频谱变换到空间域,计算干涉相位,得到原始散斑条纹图的滤波结果。将该滤波方法运用于四步相移数字散斑干涉条纹图像处理。实验结果表明,该方法在滤除散斑噪声的同时能够有效地保护散斑条纹图的轮廓和细节信息,增强了散斑干涉条纹的对比度。     

利用脉冲DSPI技术测量心动位移分布

提出了一种基于脉冲数字散斑干涉（ＤＳＰＩ）系统的心动位移测量技术。该技术利用激光照射体表产生的动态生物散斑相关条纹图提取并记录心动周期时间历程中瞬态空－时位移场分布，进而通过条纹自动分析技术获得高精度重建的光学心动图。     

三维相移电子散斑干涉中的位移场分离研究

提出一种可将离面位移与面内位移分离的方法。在双光束电子散斑干涉(ESPI)中增加参考光,使其为两光束所共用。实验时,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2幅相位图。理论分析表明,只需简单的相位运算就能够将面内位移场与与离面位移场分离。典型的3点弯曲梁实验证实了该方法的可行性。     

利用激光偏振特性的电子散斑面内全场位移测量技术的研究

提出一种能够同时测量面内全场位移的电子散斑测量光路结构,解决了面内全场位移在瞬态和不可重复情况下无法测量的问题。将激光束分成四路照明光,分别安排在水平和垂直平面内,利用激光器的偏振特性安排光路,使水平平面内两束光的偏振方向相同,垂直平面内两束光的偏振方向相同,但这两个平面中的偏振方向又互相垂直。对转动圆盘内位移测量,取得了满意的结果,用一幅散斑图同时得到了表示水平和垂直分量的散斑条纹     

电子散斑干涉场的空间调制与解调技术

提出了偏转物体实现电子散斑干涉（ESPI）条纹调制的新方法。当物体有微小偏转时可形成等间距的干涉条纹,从而形成载波条纹。物体加载后,该条纹受物体变形的调制而发生弯曲变形。采集物体变形前后的条纹,利用Fourier变换法,可解调出变形场的位相,从而实现物体变形场的精确测量。对偏转物体方法的调制机理进行了理论分析,并利用中心加载周边固定圆盘进行了典型实验。结果表明,该方法能够高质量地调制ESPI场,求解位移场。     

相移干涉计量中高精度相移器的研究

相移器是相移干涉计量中的关键技术,对测量精度有很大的影响,关系到相移技术的成败。介绍了一种闭环控制的高精度相移器,输出电压精度为０．１％,相移器重复误差小于３°,用该相移器的电子散斑干涉计量系统测量精度可达λ／１００。