空间载波相移法理论研究

到目前为止,在动态条纹图处理方面,空间载波相移技术(SCPS)已经发展了多种不同的方法。现基于车间条件下实时自动化测量为目的,通过对不同SCPS方法的对比及不同误差源影响的分析,从理论上论证了任意N-point技术和修正五点方法的优越性,并为实用化提供了一个便捷的思路。

空间载波相移法用于全息CT测量气体温度场

为了能从干涉图像中快速识别相位,将空间载波相移法用于实时全息检测,以电热丝周围的气体为研究对象,采用单次曝光法作了实时全息实验,获得两种干涉图像,结合全息CT技术,均得到了待测气体的温度场。研究结果经比较表明,该方法在实时全息干涉测量中,不但可行,而且准确度高,便于实际应用。

自适应空间载波相移算法

介绍了一种自适应空间载波相移算法。模拟和实验结果显示该算法能测量位相分布变化较剧烈的三维物面而勿须知道条纹载波频率;其模拟测量精度在无噪声情况下达到1-0 3rad。

基于最小二乘迭代的空间载波相移算法

为了解决空间载波相移(SCPS)法中载波频率不确定引入的误差,提出了一种基于最小二乘迭代的空间载波相移算法.先将单幅随机空间载波频率干涉图转化成四幅随机相移量的时域干涉图,然后用最小二乘迭代求得相位信息.模拟计算和实验结果表明,该算法只需10次左右的迭代计算就可实现算法峰值(PV)精度优于λ/20,均方根(RMS)精度优于λ/200,高于快速傅里叶变换(FFT)法;通过提高空间载波频率,使载波方向接近45°或135°可提高该算法的精度.

组合变流器载波相移空间向量调制(CPS-SVM)技术

研究了高压大功率变频调速逆变器中3电平逆变器频率调制技术,综合相移SPWM组合变流器的拓扑结构与空间向量调制(SVM),提出了组合变流器载波(CPS)相移CPS-SVM技术。该技术不仅具有相移SPWM的优点,而且具有普通sVM技术所具有的器件开关频率降低1/3、直流电压利用率提高15％及便于数字实现等优点。

基于空间载波的单波长剪切散斑干涉面内面外变形导数同时测量方法

剪切散斑干涉技术是测量物体变形导数的重要方法之一。针对单波长双光束面内面外变形导数测量系统中的干涉图获取问题,提出了一种基于空间载波的单波长剪切散斑干涉的面内面外变形导数同时测量方法。首先设计了一种单波长剪切散斑干涉测量光路。在该测量光路中,激光垂直入射到待测物表面,采用两个光轴相互垂直的偏振片来保证两个观测方向的光束偏振态相互垂直;使用透镜-光阑组合的马赫-曾德剪切装置来实现剪切量和载波量的独立调整。然后在剪切量一致的情况下,引入两个不同的载波频率,实现剪切散斑干涉图的相位频率分量在频谱中的分离,并通过空间载波相移技术从记录的剪切散斑干涉频谱图中提取与面内面外变形导数相关的相位分量。最后对载频的引入进行了分析与设计,同时进行了带槽口的三点弯曲实验板的变形测量。实验测量结果与仿真分析吻合,验证了该实验测量系统的可行性。

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。

光学干涉计量中的位相测量方法

对光学干涉计量中常用的位相测量方法进行了综述 ,包括时间相移法、空间相移法、空间载波相移法和 Fourier变换法以及位相展开问题 .

相位掩模空间载波干涉图的傅里叶分析

相位掩模空间载波干涉图的处理精度直接影响着动态干涉仪的性能。根据相位掩模的特点,提出了一种基于傅里叶分析的相位掩模空间载波干涉图的处理方法。该方法将采集得到的全分辨率干涉图进行像素空间重组得到一幅线性空间载波干涉图,然后采用傅里叶变换提取相位,最后再通过像素空间重组得到全分辨率的相位信息。实验结果表明,四步相移算法相位误差的峰谷值和均方根值分别为0.7467λ和0.0348λ,而傅里叶分析法相位误差的峰谷值和均方根值分别为0.2989λ和0.0088λ,因此傅里叶分析法的精度高于四步相移算法。

数字散斑干涉在振动测量中的应用

在动态测试领域中,数字散斑干涉技术常用到的相位处理方法有时间平均法和空间载波相移法。空间载波相移法因其简单性和实用性,被应用于双脉冲散斑干涉测量中。