空間載頻剪切散斑干涉技術(shù)研究.pdf

1、剪切散斑干涉術(shù)是一種表面微形變的光學(xué)測(cè)量技術(shù),具有非接觸、高靈敏度、無損檢測(cè)、全場(chǎng)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn),在多種材料的無損檢測(cè)中有著廣泛地應(yīng)用。目前多數(shù)剪切散斑干涉測(cè)量設(shè)備采用時(shí)間相移技術(shù),只有少數(shù)國(guó)外產(chǎn)品采用空間相移技術(shù)。時(shí)間相移技術(shù)在時(shí)間序列上采集相移散斑圖,不適合動(dòng)態(tài)測(cè)量;空間相移技術(shù)中的空間載頻法能夠?qū)崿F(xiàn)散斑圖像的瞬態(tài)采集和處理,是動(dòng)態(tài)測(cè)量的最佳方法之一。本文圍繞空間載頻技術(shù),開展了以下幾方面的研究工作:
　　一、提出了簡(jiǎn)化的傅里葉變

2、換法,有效地減少了形變相位提取的計(jì)算復(fù)雜度。傳統(tǒng)的傅里葉變換法對(duì)頻譜旁瓣中心定位不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致載頻相位殘余,本文提出利用函數(shù)變換直接計(jì)算形變相位的方法,簡(jiǎn)化了相位提取流程。
　　二、設(shè)計(jì)了剪切量獨(dú)立可調(diào)的雙孔徑空間載頻剪切干涉光路,和基于4f系統(tǒng)的視場(chǎng)擴(kuò)展光路。利用雙孔限制散斑尺寸并引入載頻,剪切量通過組合雙光楔進(jìn)行調(diào)節(jié),其中載頻量由孔距與像距決定,剪切量可以進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)。同時(shí),本文還結(jié)合4f系統(tǒng)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的視場(chǎng)擴(kuò)展光路,實(shí)現(xiàn)了大視

3、場(chǎng)測(cè)量。
　　三、完成了載頻散斑干涉圖的處理算法設(shè)計(jì)和測(cè)量應(yīng)用軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了低噪聲的高質(zhì)量相位圖的動(dòng)態(tài)提取。本文所設(shè)計(jì)的圖像處理算法在頻域和空域分別實(shí)現(xiàn)了載頻干涉圖的降噪和相位圖的濾波,濾除了低頻背景噪聲和高頻相位殘余噪聲。開發(fā)了適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量的采集與處理軟件。
　　四、搭建了空間相移剪切散斑干涉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的正確性和算法的合理性。結(jié)合所設(shè)計(jì)的光路結(jié)構(gòu),開展了相關(guān)實(shí)驗(yàn),對(duì)橡膠板的彈性形變恢復(fù)過程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)測(cè)量。