散斑干涉技术的应用及其精度分析

摘要

电子散斑干涉测量具有非接触，高精度和全场等优点，一直为人们所重视，尤其是大量被用在表面测量。对于一些如表面的离面和面内位移的测量，由于非常方便且精度高，得到广泛的应用。
　　 首先，本文介绍了电子散斑干涉的测量原理以及各种位相测量方法的理论基础，将各种相位测量方法应用到剪切散斑干涉实验中，给出了这些位相测量方法在剪切散斑实验中的实现过程及公式推导，并对各种方法进行比较分析，详细讨论了不同的测量条件对各种位相测量精度的影响。
　　 其次，本文从相移位相测量方法的原理中分析其误差，为了减小这种误差，介绍了电子散斑干涉条纹图中的各种滤波方法，着重介绍了小波变换的去噪原理，在此基础上，提出了一种基于小波变换的非线性滤波算法，用计算机模拟了该算法的实现，证实了这种滤波方法在实际计算中可以滤去噪声的同时，保留了更丰富的细节，有利于信息的提取。
　　 随着科学技术的进步和发展，利用压电陶瓷的微小形变进行控制的对像越来越多，对控制精度要求也越来越高。测量微小形变的方法有很多种，如电感测微仪、贴应变片法、X射线法、电容测微仪、激光干涉仪法等。在本文中采用了非接触方式，用电子散斑干涉法测量压电陶瓷材料的静态形变，并通过形变量计算得到压电应变系数，借此可用于评价压电陶瓷元件的质量。
　　 针对工程热物理领域中测量气体温度场的问题，应用电子散斑干涉的测量方法，对酒精灯的火焰的温度分布进行了研究，结合散斑条纹图的特点，用改进的巴特沃斯低通滤波器对图像进行滤波，通过计算得到了温度场的分布曲线，并与接触式的电热偶测量方法比较，证实了其有效性和便捷性，如加以改进还可用于对其他流体的折射率场、密度场进行测量和研究。
　　 电子剪切散斑干涉法实用性强、精度高，为获取更高的精度，在实验过程中仍需注意其适用条件。本文通过阐述电子剪切散斑干涉技术的原理，就其可能出现的误差进行了研究和讨论，对于一定条件下采用何种激光波长下让ESSPI工作具有一定指导意义。