激光电子剪切散斑干涉成像技术在复合材料检测中的应用

介绍了研制的激光电子剪切散斑干涉成像系统的原理及结构组成,对散斑图像进行了图像处理分析。用该系统检测玻璃纤维蜂窝结构件的模拟脱粘缺陷,缺陷散斑图像清晰可辨。试验证明,该系统可成功用于复合材料结构和蜂窝夹层结构的无损检测。

剪切散斑干涉技术及应用研究进展

剪切散斑干涉技术是一种非接触测量物体变形缺陷的光学无损测量方法,其通过计算物体变形前后的散斑图中的相位获取被测物的应变缺陷信息。近年来该技术在航空、航天等工业无损检测领域得到了广泛的应用。本文从系统关键技术、散斑图像处理技术两方面介绍了剪切散斑干涉技术的研究进展,详细论述了多种剪切装置实现大视角测量、空间载波实现动态测量、多种图像处理算法的一系列剪切散斑干涉技术;最后介绍了剪切散斑干涉技术的国内外应用进展,展望了剪切散斑干涉技术在动态测量、光滑表面测量及定量反算形变量等方面的发展趋势。

反远距成像相移剪切散斑干涉检测系统

为了扩大传统剪切散斑干涉仪的检测视场,设计了一种反远距成像迈克尔逊式剪切散斑干涉系统。采用负透镜组与标准成像镜头组成反远距成像系统,分析了光路的成像参量,并利用ZEMAX软件进行了模拟;讨论了发散光路时间相移的非均匀性,采用等步长相移算法进行相位解算可以弥补非均匀误差;并对中心加载的橡胶平板进行了测量。结果表明,该系统能有效地扩大成像视场,采用3片焦距为-75mm的平凹镜片可以实现70°视场角的散斑干涉检测,通过调整平凹镜片的焦距和数量可以实时调整成像视场。

基于剪切散斑干涉的固体推进剂内部缺陷识别

基于激光剪切散斑干涉技术搭建的高精度实时无损检测系统,对固体推进剂进行了负压加载条件下内部缺陷检测,对比分析了衬层界面脱粘和基体孔洞2种不同类型缺陷的表面散斑干涉条纹图和归一化离面位移值,利用剥离实验和有限元数值模拟,分别分析了不同类型缺陷的固体推进剂界面粘接强度和表面离面位移的差异。结果表明,相同加载条件下,衬层脱粘引起的包覆层表面归一化离面位移明显大于基体孔洞缺陷所引起的离面位移,达到了1~2数量级。本研究为固体推进剂衬层脱粘和基体孔洞缺陷的无损检测提供了重要的研究途径。

基于电子散斑剪切干涉技术的振动检测研究

为实现物体振动的测量,将频闪照明和电子散斑干涉技术相结合测量物体振动,利用比被测物体振动周期短的脉冲激光照明物体,将物体在一个振动周期内的两个位置当作双曝光静态变形来处理。采用虚拟仪器软件LabVIEW控制同步信号,以四周固定的矩形平板为测量对象,得到了激振频率为100Hz和200Hz时的干涉条纹图。实验结果表明该系统结构简单且具有很高的同步精度。

正余弦变换和双调滤波相结合的剪切散斑干涉图像去噪方法

剪切散斑干涉是一种非接触式、全场高精度光学变形测量技术,由于环境等因素导致采集的散斑条纹图像存在大量随机噪声,进而影响测量精度。传统去噪方法在滤除噪声的同时,容易导致条纹边缘信息的丢失甚至破坏。针对该问题,本文提出基于正余弦变换和双调滤波相结合的剪切散斑干涉图像去噪方法。该方法首先对相位条纹图进行正余弦变换获得两幅图像,其次对这两幅图像分别运用双调滤波方法进行去噪,最后将滤波后的两幅图像合并为最终的相位条纹图。实验结果表明:经本文方法滤波后的相位图散斑抑制指数为0.999,平均保持指数为2.995,证明该方法较传统去噪方法能更好地改善相位图质量,且能较大程度地保留相位条纹的细节及边缘信息。

新的计算机大剪切散斑干涉技术及其在残余应力检测中的应用

本文提出了一种新的计算机大剪切散斑干涉方法。该方法是将大剪切散斑和计算机图象技术有机结合，可以获得位移场，省去传统电子散班干涉中引入参考光所带来的困难，不用显影和定影，试验可不在暗房中进行，直接在计算机监视器上显示结果，从而更便于推广和现场使用。文中还重点介绍了这一新技术在残余应力检测中的应用。

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。

剪切电子散斑干涉技术在金属梁测量工程中的应用

利用剪切电子散斑干涉技术对金属梁的挠曲度进行测量,获得金属梁受不同加载时的位移倒数场,并将其实验值与理论值进行比较,结果表明在一定的加载范围内该方法是确实可行,而且快速,简单,方便。

基于散斑干涉法的岩体剪切变形程度研究——以铜仁市水库工程为例

在水利工程建设快速发展背景下,水库施工中岩体剪切时的变形程度受到关注。目前,变形观测主要采取散斑干涉法,其受力特征与变形特点仍不明确。为了对岩体变形进行精确测量,研究结合塑性梯度优化技术对岩体进行散斑干涉,生成融合施工方法,从而实现有效的变形控制。实例试验在铜仁市水库工程进行,在岩体参数和变形控制中,融合施工均具有高于常规技术的表现。试验结果表明,该技术能有效维护工程中的岩体安全。

剪切电子散斑干涉技术在轮胎缺陷检测中的应用

介绍剪切电子散斑干涉技术的原理及其在轮胎缺陷检测中的应用。利用图像剪切装置,将抽真空前后的轮胎缺陷部位的电子照片进行剪切,并通过低通数字滤波器将高频散斑项的调制消除后,可得到轮胎缺陷部位的清晰图像,效果良好。

投影辅助的数字剪切散斑干涉扫描检测技术

数字剪切散斑干涉技术已被广泛应用于复合材料无损检测,但常规检测面积有限,难以完成大尺寸复合材料的缺陷检测。提出了一种投影辅助数字剪切散斑干涉大尺寸复合材料扫描检测方法,该方法基于数字剪切散斑干涉技术并利用辅助投影引入额外表面特征,通过分视场间投影图的单应性矩阵计算分视场间实物图和散斑干涉图的全局匹配和坐标统一,完成了投影图-实物图-干涉图的多视场扫描与匹配拼接,同时在单视场检测引入4f光路及超广角镜头扩大单次检测面积。实验结果表明:此扫描检测系统能够实现缺陷位置、尺寸较精确的测量,位置定位均方根误差为7.0 mm,尺寸测量误差的均方根值为4.9 mm。在1.2 m的工作距离下单次检测面积可达600 mm×500 mm,全局扫描检测面积高达3.5 m×4.0 m。此方法具备抗刚体位移干扰强,缺陷检测灵敏度高的优点,适合大尺寸高性能复合材料无损检测现场使用。

基于电子剪切散斑干涉技术的光学电流互感器

基于Faraday磁光效应的光学电流互感器的研制和试运行表明,光学电流互感器的应用能产生一定的经济效益和社会效益。作为对其应用范围的补充,提出基于电子剪切散斑干涉方法的光学电流互感器,并设计相应的磁场力敏感传感器,其原理是待测电流的磁场力作用于传感器使之变形,用电荷耦合器件记录传感器的变形图像,对图像进行处理得到待测电流的磁场力或电流大小。实验室的可重复性和抗干扰性实验表明,所设计的光学电流互感器可用于现场使用。

数字剪切散斑干涉技术

研究了数字剪切散斑干涉技术(DSSPI)的原理,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,介绍了数字散斑剪切干涉技术在无损检测中的应用。

基于动态散斑干涉的数字全息成像技术研究

基于干涉测量原理的定量相位显微镜(QPM)在生物医学成像领域中得到了重要应用,在QPM中使用传统光源(如白光和激光)干涉的理论非常成熟。最近,在QPM中使用动态散斑照明(DSI)因其具备优于传统光源的优势而备受关注。本文基于DSI搭建了两套离轴全息成像系统(DSI-DHM),分别对USAF1951(表面镀铑高度为110 nm)标准分辨率版和人体红细胞进行了相位成像,实验结果初步验证了基于DSI数字全息系统具有高时间相干性与较低的空间相干性、高空间相位灵敏度、可扩展的视场和分辨率等优势。

电子散斑剪切干涉相移技术的研究

在散斑干涉技术中,待测量与干涉条纹图的相位信息直接相关,因此从干涉条纹图提取相位分布信息就显得尤为重要。文中对平移沃拉斯顿棱镜相移法进行理论分析,证明平移棱镜可以引入稳定、线性的附加相位,给出了棱镜移动和附加相位的关系。利用周边固定中心加载的圆盘进行实验。给出了实验结果,证明平移棱镜相移法可以有效地从干涉条纹中定量提取位移导数信息。

大视场双缝载频散斑干涉成像检测系统

针对大面积的动态检测对大视场角散斑干涉技术的需求,研究了一种基于4f成像的大视场载频散斑干涉系统。该成像系统由前置广角镜头和4f成像系统组成;利用双缝干涉产生稳定的载频,在其中一个狭缝上加入不同楔角的光楔来控制剪切量的大小。分析了4f系统的焦距与双缝的间距和载频值之间的关系;采用散斑场自相关标定了4f系统中散斑统计的平均尺寸。分析证明:采用孔距为2mm的双缝配合80mm焦距的4f系统可以实现2π/3的稳定载频。分别采用12mm和6mm的标准成像镜头测量了动态形变的橡胶板,实现了40°和65°视场角的散斑干涉检测系统。实验结果证明该系统能实现大视场测量,载频与剪切量调节相互分离,提高了散斑检测系统的效率。

基于狭缝光阑的剪切散斑干涉动态测量

为了精确、实时地测量物体表面的动态形变,提出了基于狭缝光阑的空间载波剪切散斑干涉系统。该系统通过倾斜迈克尔逊干涉仪的一个平面镜来产生剪切量和载波频率,实现空间频谱的移动;采用一个可调节的狭缝光阑控制散斑大小和空间频谱宽度。基于傅里叶变换与反变换在空间频率域上提取所需的频谱并计算相位图,最后通过一幅干涉条纹图得到相位分布信息。采用该系统对一个中心加载、四周固支的薄铝板进行了动态测量,分析了光学系统参数对测量结果的影响。结果表明,采用像素尺寸为4.65μm×4.65μm的高分辨率相机,焦距为8mm的成像镜头,设置剪切量为25mm,狭缝光阑X方向的尺寸为1mm时,可得到高质量的剪切散斑相位图。该方法可以在25frame/s的采集速度下,以43.6°的视场角实现动态形变的测量,可测形变峰值为0.5~30μm。

数字散斑干涉技术及应用

介绍了数字散斑干涉技术在位移、应变、振动和医学诊断等领域中的应用和国内外发展状况。提出了一种新的应用领域———数字散斑干涉技术在语音识别中的应用 ,并对该方法作了介绍 。

双波长剪切散斑干涉法在复合材料缺陷检测中的应用

为使剪切散斑干涉能适用于物体大变形的测量,选用双波长激光照射和彩色相机,用傅里叶变换法对干涉图进行频谱分离,用红色波长相位减去绿色波长相位,得到合成波长相位,经频域滤波和相位解包裹,得到连续相位.理论计算表明合成波长相位条纹数是单波长相位条纹数的0.189倍.合成波长参与计算可以有效减小相位条纹密度,解决剪切散斑干涉在物体离面位移测量中由于变形条纹过于密集而导致欠采样的问题,同时降低对干涉条纹滤波和相位解包裹难度,增强图像处理可靠度,提高了测量准确度.给出了合成波长与单波长相位幅度的比较以及相同外力下二者相位条纹密度的对比,实验验证了所提方法的有效性、准确性和可靠性,实现了剪切散斑干涉对复合材料大变形的测量,扩展了剪切散斑干涉工程应用的范围,为新型剪切散斑干涉测量系统的设计提供了参考.