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 。

基于电子散斑干涉技术的压力容器无损检测

针对含有内部狭长形缺陷的球形薄壁压力容器,采用电子散斑干涉技术测试了容器表面的位移场,分析了其应变和应力场。测试结果表明,内压0.65MPa时离面位移等值线呈“花生”状,缺陷对应表面处变形产生局部凹陷,第一主应变和主应力场有明显的狭长形低值带,该低值带能反映内部缺陷的位置和形状。给出了基于板壳理论的力学分析模型,分析表明,缺陷处壳体厚度改变产生的弯矩是导致应力和应变量在缺陷处迅速降低的主要原因。

用电子散斑干涉技术作磁力扩弓效应的实验研究

目的:对利用钕铁硼永磁体制成的磁力扩弓装置扩大上颌后上颌复合体产生的瞬时初始生物力学效应进行研究。方法:选取一具年龄在12岁新鲜的人尸体头颅骨为实验对象,保持完整的上腭黏膜,保留颅颌骨缝间纤维及牙周膜。磁力扩弓分别在1、5、15、30、60min进行观察。使用电子散斑干涉仪测量扩弓后上颌骨表面的离面位移和变形,并与微机图象处理相结合。结果:整个上颌骨及其周围邻接骨,相应的牙齿显现出清晰的干涉条纹,随着时间的变化,在上颌复合体的不同部位所产生条纹的密度和形状均不相同。结论:磁力扩大上颌的初始应力效应主要传导在上颌复合体的深部结构上。

基于数字散斑干涉技术的物体面内和面外变形测量

数字散斑干涉技术是对物体变形、应变和振动等进行测量的有效方法,而相位测量是数字散斑干涉测量的关键.本文对数字散斑干涉技术应用时间相移技术和空间载波技术这两种相位测量方法,实现对物体面内、面外变形的测量.根据实验结果,对比并分析了两种相位测量方法在相位图质量、测量速度以及多维变形同步测量方面的差异,为数字散斑干涉技术在实际工程中的应用提供了参考.

基于电子散斑干涉技术的圆度误差测量方法

分析现有圆度误差的几种测量方法的优、缺点后,提出一种基于电子散班干涉技术的圆度误差测量与评定的新方法,测量结果表明,新方法简单易行、精确度高,有一定的应用前景。

基于电子散斑干涉技术的直线度误差测量方法

将散斑干涉与CCD图像处理技术相结合,提出了一种测量空间直线度误差的新方法,该方法利用待测工件的直线度误差使毛玻璃移动微小位移,通过散斑条纹的变化求出位移变动量。由导出的直线度误差与位移的关系,对工件的直线度误差进行了测量,测量结果为7.420μm。实验结果表明,此种方法测量精确度高,具有一定的使用价值。

三维电子散斑干涉技术及其应用研究

通过大错位剪切镜和一作为参考物的压电陶瓷相移器将三个电子散斑干涉系统组成一新的三维电子散斑干涉系统。利用该系统 ,结合相移技术和图像处理技术 ,可得到独立的位移场 (u、v和w场 )。该技术的特点是用三个激光器作为光源 ,一个压电陶瓷相移器产生参考光并实现相移 ,CCD摄像机前放置大错位剪切镜以使物光和参考光产生干涉。将该技术应用到柴油发动机零部件测量上 。

基于电子散斑干涉技术的混凝土裂纹扩展特性研究

由于存在断裂过程区,混凝土材料的断裂行为表现出一定的非线性,材料的断裂性能对水工结构的承载力和耐久性评估至关重要。为了研究混凝土的非线性断裂行为,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术获得梁表面的位移场。通过分析梁试件在15个加载步下的裂纹扩展状态,即COD(裂纹张开位移)与a(裂缝长度)的关系,分析混凝土裂纹扩展规律。鉴于线弹性断裂力学(LEFM)公式不适用于裂纹尖端附近的位移计算,在ESPI测量结果的基础上,通过对COD-a曲线进行分段分析,建立了适用于裂缝全长度的COD-a的函数关系式。

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工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,根据实验得出芯片在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。

激光电子散斑干涉技术监测奥氏体不锈钢在NaCl溶液中的点蚀敏感性

用动电位极化和电化学阻抗等方法检测1Cr18Ni9Ti、304和316三种奥氏体不锈钢在3.5%NaCl溶液中的点蚀敏感性;用恒电位下的计时电流法结合激光电子散斑干涉技术(ESPI)实时监测这三种材料在3.5%NaCl溶液中阳极极化过程的表面动态变化及点蚀感应时间(τ)。结果表明,当电极表面发生点蚀时,激光电子散斑干涉图上会出现由点蚀产物扩散引起的亮斑。1Cr18Ni9Ti和304不锈钢的τ值分别是1s和9s,316不锈钢的τ值大于50s。由此可以判断1Cr18Ni9Ti的点蚀敏感性最大,304居中,316的点蚀敏感性最小。此结果与动电位极化和电化学阻抗等电化学方法得出的结果一致。激光电子散斑干涉技术可以做为一种实验室方法监测金属早期点蚀敏感性。

电子散斑干涉技术测量304不锈钢点蚀电位的方法研究

采用动电位扫描技术测量304不锈钢在3.5%NaCl溶液中不同电位扫描速率下的极化曲线,用电子散斑干涉技术(ESPI)结合动电位扫描测量304不锈钢在不同浓度、温度和pH值的NaCl溶液中的点蚀电位。结果表明,电位扫描速率为0.3～6 mV/s时,其对304不锈钢在NaCl溶液中的自腐蚀电位和点蚀电位以及滞后环的大小的影响较小。电子散斑干涉技术测量的点蚀电位表明304不锈钢的点蚀敏感性随着溶液浓度和温度的增加而增大,随着溶液pH值的增加而减小。

基于电子散斑干涉的纵树型叶根应力场测试技术

文章对比研究了应变片、光弹性试验和电子散斑干涉技术测量叶根应变场的优缺点。针对公司某纵树型叶根,首次采用电子散斑干涉技术测量了其在给定载荷下的应力分布。试验表明,电子散斑干涉技术是测量叶根应力分布的有效方法。

氧化铝多孔膜变形的时间序列散斑干涉法检测

本文通过鼓膜实验,利用双光束电子散斑干涉技术(ESPI)和时间序列的散斑干涉法,首先对纯铝试样鼓膜变形进行测量,并结合薄板小挠度理论计算了纯铝的弹性模量,结果与弹性模量的参考值基本相同,表明该测量变形的方法精确可行。在此基础上对二步阳极氧化法制备的氧化铝多孔膜试样的鼓膜变形进行了检测,变形检测结果为进一步研究氧化铝多孔膜的力学性能及其与微观结构的关系提供了依据和基础。

基于光纤的三维电子散斑干涉测量系统设计

为了实现物体三维变形非接触式测量,设计了基于电子散斑干涉技术的三维变形测量系统。该系统采用了一分五型分束光纤,这根光纤在系统中起到分光和传光的作用,使系统所需器件比一般的设计系统要少。为了获得变形的量化数值,系统将电子散斑技术与相移技术结合在一起,由压电陶瓷引入相移,并采用"4+1"相移算法计算变形量。该系统可以实现面内及离面变形的独立测量,进而实现物体三维变形的测量。文中对带缺陷的木板进行了加热变形测量,检测其面内、离面变形的敏感度;然后对钢板进行了应力三维变形的测量,得其离面变形量为5μm。结果表明,设计的测量系统可以实现各种变形的测量。

电子散斑干涉条纹的计算机自动处理

电子散斑干涉条纹的噪声较强,一些常用的图像去噪、二值化、细化等算法对散斑干涉条纹的处理都存在一定的不足。针对散斑条纹的灰度值具有由两边向中间逐渐增强的特点,提出了一种新的计算机自动处理算法。该方法首先对干涉条纹进行巴特沃思滤波去噪、二值化,然后对其应用Hilditch细化计算机,实验结果表明此算法能较好地对一幅散斑干涉条纹图像进行细化。

相移电子散斑干涉法在柴油机油泵体变形场研究中的应用

现代大型柴油机由于其效率高 ,输出功率大 ,因而应用十分广泛。所以对于大型柴油机的多种零部件进行强度和应力分析显得十分迫切。现应用激光电子散斑干涉加上相移 ,从而实现了图像处理的数字化。这一技术具有全场显示 ,非接触 ,高灵敏度 ,不用显定影等一系列特点 ,从而特别适用于柴油机零部件强度分析上。将这一技术有效的应用在油泵的变形场研究上 ,不但有效评估了油泵的结构安全性 ,还和有限元计算进行了比较 。

炮体表面瞬态温度分布的散斑干涉测试研究

为了可以实现对炮体表面瞬态温度分布变化的实时监测,同时克服传统瞬态高温测试仪器单点探测以及热惯性大等局限性,设计了基于散斑干涉与光谱频域分析相结合的瞬态温度分布测试系统。系统采用散斑干涉技术将炮体瞬态温度变化引发的微小形变转换成散斑干涉条纹,再由傅氏变换完成干涉条纹形变到光谱分布的函数转换,从而通过光谱分布函数反演任意采样时刻上的温度分布。实验采用ZX-FB1型光纤测温仪测试单点位置上瞬态温度作为标准值,再由555nm激光器与面阵CCD采集散斑干涉条纹,分别使用图像识别法与傅氏变换法完成干涉条纹与瞬态温度的算法匹配,从而反演瞬态温度。实验结果显示,两种方法均能实现瞬态温度检测,但基于傅氏变换频谱分析的散斑干涉法精度更高,并且可以有效地克服由表面瑕疵、漆面磨损等问题造成的粗大误差。

应用电子散斑技术测量光固化复合树脂充填物的固化收缩

目的:探讨电子散斑干涉技术在光固化复合树脂聚合收缩研究中的应用。方法:取9颗新鲜拔除并且牙体组织完整的下颌第一磨牙,面中央分别制备直径5mm深度4mm的Ⅰ类洞,随机分为3组:窝洞内壁脱模剂处理组,粘接剂处理组和不处理组,然后以3M纳米树脂Z350充填窝洞,光照固化40s后采用电子散斑干涉技术对树脂修复体的游离面凹陷收缩进行测量分析。结果:所采集的条纹图能清晰展示树脂修复体的游离面收缩状况。其中脱模剂处理组游离面凹陷收缩量最小,粘接剂处理组最大,而不处理组居中。结论:电子散斑干涉技术是一种能有效动态测量树脂修复体游离面凹陷收缩量的方法。窝洞表面处理状况不同,树脂修复体的收缩状况存在差异。

基于散斑干涉的光滑表面变形快速检测

针对目前光滑表面力学性能测试困难的情况,建立了一种改进的数字激光散斑干涉测量系统。首先通过新的散斑干涉光路设计实现散斑照射,同时采用空间载波傅里叶变换法,对光滑零件加载变形的动态散斑干涉图像进行处理,最后得到光滑表面的变形场分布情况。该方法不对被测表面进行任何处理,可实现光滑表面的高精度全场变形测量。实验结果表明:最大变形处为镜面板的中央,测得最大变形量分别为1.936、1.861和1.797μm,与中心变形预设值接近。该方法光路简单、测量方案切实可行,能够实现光滑表面变形的快速动态测量。

基于错位散斑干涉的固体推进剂包覆层脱粘缺陷检测

无损检测技术在航空航天、兵器等军工先进制造中的产品部件的变形及缺陷的监测中发挥着重要的作用,激光错位散斑干涉技术因其具有全场性、非接触、无污染、高精度和高灵敏度的优势,成为无损检测技术中一种常用的高效方法。固体火箭发动机作为导弹的重要部件,其发动机装药的性能决定了发动机工作的使用安全性,为了保证发动机装药的正常工作,必须要求推进剂与包覆层间贴合粘接紧密。通过对具有脱粘缺陷的某型包覆推进剂采用激光错位散斑干涉技术进行无损检测为实例,分析可知,错位散斑干涉技术相对于其他传统常规无损检测手段,在针对复合材料的无损探伤方面具有独特的优势,能更加准确、有效地检测出包覆层推进剂的脱粘缺陷,并精确测量缺陷大小、位置,适用于复合材料结构的快速检测。