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。

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。

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。

基于智能相机的小型数字剪切散斑干涉系统

设计了一种基于智能相机的小型数字剪切散斑干涉系统,采用智能相机代替传统的图像采集卡+计算机作为图像采集运算一体化装置,使其在相移技术的控制下采集多幅散斑干涉图,计算得到相位图以及反映物面变化的相位差图。实验表明,所设计的系统可靠性高,具有体积小、重量轻、结构简单等特点,可为将来数字剪切散斑干涉仪的小型化研究与应用提供参考。

基于电子散斑干涉与数字剪切散斑干涉法的悬臂薄板振动分析

基于激光光路的光波随机相位扰动,分析了电子散斑干涉实时图像相减时模态条纹图的形成机理,提出了一种振幅涨落测量法。搭建了用于离面振动分析的电子散斑干涉和数字剪切散斑干涉测量系统,并对完整和含狭缝的悬臂铝板的振动特性进行了实验研究。实验结果表明,实时图像相减模式获得的模态条纹图对比度明显优于其他方法,得到的前10阶模态条纹图与有限元法计算结果具有良好的一致性。相比于电子散斑干涉法,数字剪切散斑干涉法对试样局部的刚度变化和缺陷更敏感。

数字剪切散斑干涉法研究铝合金中Portevin-Le Chatelier带的离面变形行为

作为Portevin-Le Chatelier(PLC)带的重要特征之一,其离面变形仍缺乏实验研究.本文提出使用数字剪切散斑干涉法研究GB6061铝合金中PLC带的离面变形.通过图像相减得到的条纹图,实时观察了PLC带的几何形貌和传播过程,并获得了PLC带离面位移分布.在1/15 s内,PLC带的最大离面位移为245 nm,位置偏向于PLC带传播的前沿.在条纹图中,PLC带传播前沿的亮条纹始终较窄.此外,实验还观察到PLC带位置变更和倾角转向的演化过程.实验表明,数字剪切散斑干涉法具有高灵敏度和防震性,是研究PLC带离面变形简便有效的方法.

基于数字剪切散斑干涉压力容器内部缺陷检测

采用数字剪切散斑干涉技术的实验方法对压力容器内部缺陷进行检测,得到了内部缺陷直径深度不同试样在不同压力载荷下的相位变化包裹图及相位分布图。试验结果表明,当缺陷直径与深度之比大于9时,才能检测出缺陷。依据试验测得的相位分布图,很容易判断出有无缺陷及缺陷形状和相对大小。检测结果直观,而且还可以看出明显的缺陷分布情况,对以后的实际生产具有指导作用。依据试验得到缺陷离面位移导数分布正视图可计算出缺陷的大小,且缺陷直径实测值与实际值之间相对误差都小于15%。将数字散斑剪切干涉法应用于压力容器内部缺陷的检测,不仅为压力容器检测提供了新的检测方法,同时也拓展了数字散斑剪切干涉法实验力学的应用领域。

基于二维剪切散斑干涉的无人机缺陷检测

传统的数字剪切散斑干涉技术是一种有效的复合材料无损检测技术,但用于大曲率的无人机机头检测时,其所得到的缺陷二维坐标值难以精确转换为曲面的表面距离,导致应用不方便。针对该问题,提出基于二维光源移动数字剪切散斑干涉技术的无人机缺陷检测方法,利用该技术在一次检测过程中同时获得离面位移梯度分布和表面形貌,然后融合所得到的2种参数,快速定位缺陷并测量缺陷离特定位置的表面距离,因此实现无人机机头内部缺陷的快速检测和精确定位。

物体变形测量的相移数字散斑剪切干涉术

相移数字散斑剪切干涉技术可以提高检测精度,利用该方法对圆形铝板试件进行测量。为了实现全场相位的精确求解,运用等四步相移Carré算法定量计算相位。将该非接触测量技术与弹性力学理论分析相结合,对四周固支,中心受集中载荷试件的离面位移导数进行测量与分析,另外采用有限元方法进行模拟。最后将实验结果分别和理论结果、有限元结果进行比较,发现三者吻合得很好,说明测量结果理想。

基于数字散斑剪切干涉术的三维面型测试

基于数字散斑剪切干涉术的原理,研究了物体面型的三维测试技术。使用倾斜反射镜的方法,使物光束散斑场偏转,再由CCD记录偏转前和后物光束的散斑场。这种方法代替了传统的使用剪切元件空间上直接获得干涉条纹图,减少了由于剪切元件分束引起的物光束的光能损失,实现了数字散斑剪切干涉术测量物体面型。应用MATLAB软件编程,控制剪切散斑干涉图的精确定向平移,得到了4个干涉图,实现了数字四步相移,代替了传统的在参考光中利用位相控制器的机械相移,从而实现了物体面型的三维测试。该方法不仅省去传统剪切散斑干涉术中需要对感光胶片进行化学湿处理的过程,也省去了压电位移器等硬件。大量的实验表明,该方法不仅简化了测试光学系统和实验的过程,也提高了测试精度,其精度可达到1/10波长。

测量斜率的面内不敏感双孔径数字散斑剪切干涉术(英文)

为了测量离面位移的一阶导数即斜率分布信息,提出了一种改进的对面内分量不敏感的双孔径数字散斑剪切干涉技术,利用时间相移技术进行条纹的定量分析。双孔径装置固定在成像系统前,玻璃楔片放置在任意一个孔径前以便引起横向剪切。通过实验测量一个周边固支,同时受离面变形和面内转动载荷的圆板的斜率分布。实验结果表明,利用该光学系统得到的条纹图仅表示斜率条纹轮廓,而条纹图中由面内位移以及相应的应变分量的影响都被彻底去除。实验结果和理论分析结果吻合。

基于4f的大视角剪切散斑干涉系统设计

数字剪切散斑干涉技术在工业无损检测领域有广阔的应用前景,传统的迈克尔逊型数字剪切散斑干涉仪由于结构的限制,视场角很小,这限制了其在工程上的应用。介绍一种新型的大视角剪切散斑干涉系统,通过在成像镜头和CCD传感器之间嵌入4f光学系统来扩大其视场角,并实现镜头的外置。理论分析证明,视场角不再受到迈克尔逊结构的限制,仅仅取决于镜头的焦距和CCD传感器的靶面尺寸。设计并组建了一个大视场角迈克尔逊剪切散斑干涉系统,对比实验表明,在短的工作距离下实现了大视场的全场检测,在1m的测距下,新系统测量面积可达800mm×600mm,而传统的系统测量面积只有250mm×200mm。

基于同态滤波的正余弦全变分融合降噪方法

针对数字剪切散斑干涉技术在检测过程中得到的包裹相位图中存在噪声干扰的问题,本文提出了一种基于同态滤波的正余弦全变分融合降噪的激光散斑图像噪声抑制方法。首先对同态滤波后的包裹相位图进行正余弦分解,然后在分解的基础上通过全变分滤波来抑制噪声,最终通过散斑抑制指数的变化自适应地判断滤波是否完成。通过仿真与实验对所提方法的有效性进行了验证。首先向仿真包裹相位图中添加噪声并采用所提方法进行噪声抑制,根据散斑抑制指数验证所提方法的可行性;然后对预制缺陷的复合材料试件进行检测,并采用所提方法进行噪声抑制;最后通过散斑抑制指数和相位展开结果对所提方法的滤波效果进行验证。结果表明:采用所提方法得到的散斑抑制指数相较于传统的正余弦全变分滤波方法约降低了10.7%,同时有效地保护了相位信息不被破坏。