数字散斑相关法测量连续位移的原理与实验

提出用数字散斑相关方法测量移动物体的连续位移.激光照射粗糙表面形成散斑场,用CCD记录粗糙表面移动时的序列散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,确定粗糙表面的位移.研究结果表明,数字散斑相关技术可以高精度地测出连续移动物体的位移.

基于数字散斑自相关技术的微位移测量

通过散斑照相实验,得到粗糙表面在激光照射下的散斑场,移动粗糙表面,记录位移前后的散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,即可确定粗糙表面的位移。理论分析和实验结果表明,数字散斑相关技术可以很好地实现测量带有粗糙表面物体的微小位移,精度可达微米级。

基于分形插值的频域散斑相关法面内位移测量

针对传统频域数字散斑相关法在测量物体面内位移测量精度较低的问题，提出一种基于分形插值的频域数字散斑相关法。该方法在频域数字散斑相关法的基础上，引入Hanning窗函数对图像进行滤波处理，克服了图像边缘效应对最终位移值的影响；同时利用散斑图像的子区域与整幅图像在结构形态和灰度特征的自相似性，采用分形插值的方法进行亚像素插值，进而能精确定位相关点，得到更精确的亚像素位移值。实验结果表明：该方法保持了频域散斑相关法的测量速度，且将测量的绝对误差降低在0.01～0.03 pixel以内，并进一步通过刚体平移实验测试了算法的可靠性。

双功能数字散斑干涉位移及空间梯度同时测量

为了满足无损检测中复合材料在复杂载荷下多参数变量评估的需求,提出了一种基于光路复用的双功能数字散斑干涉系统,能够同时实现数字散斑干涉和数字剪切散斑干涉测量功能.通过控制其中一个反射镜-波片组合,当该组合离位时,构成数字散斑干涉测量光路,实现离面位移测量;当该组合在位时,构成数字剪切散斑干涉测量光路,实现离面位移空间梯度的测量.测量过程中只需简单切换该组合的位置就可以实现单次加载下被测物体表面离面位移及其空间梯度的同时测量.该系统光路结构简单、切换效率高,能够同时获得高质量的位移及空间梯度测量结果.实验证明,双功能数字散斑干涉系统既具备高抗干扰能力,又具备高灵敏度测试能力,适合复合材料无损检测现场使用.

基于DSCM-FEM的花岗岩力学参数反演方法研究

开展了基于数字散斑相关方法和有限单元法(DSCM-FEM)的花岗岩力学参数反演方法研究。选取一种花岗岩进行三点弯曲实验,以数字散斑相关方法作为实验观测手段,分析得到的试件加载过程中表面位移场作为测量值,通过有限元法得到的位移场作为仿真值,以测量值与仿真值之间的误差作为目标函数,构建反问题模型,利用优化算法对岩石的弹性模量和泊松比进行反求,获得能表征岩石力学参数的最优值。研究表明,基于水平位移的目标函数具有更高的反演精度和更快的反演速度;基于DSCM-FEM的力学参数反演方法对在较大搜索范围内的待反演力学参数具有较强的识别能力,能一次性地反演出岩石的力学参数。