构造物理模拟试验体顶面三维形变测量研究

摘要

构造物理模拟实验是研究地质构造的一种有效手段，是帮助地质学家认识构造变形过程、研究构造形成机制的重要方法。本文对构造物理模拟实验装置中顶面三维面形测量技术进行了研究。三维面形测量技术可以准确获取试验体的顶面变形信息，实现试验体顶部变形的定量测量。 相位法三维轮廓术是常用的一种投影式三维轮廓术，它因具有非接触、高速度、高精度、大数据量等一系列优点而日益受到人们的重视和研究。本文详细阐述了时域相位测量轮廓术的基本原理，对时域相位测量轮廓术关键技术环节进行了理论分析和仿真模拟实验。重点讨论了影响测量精度的误差因素，并提出了提高测量精度的措施和方法。具体来说，本文主要完成了以下三个方面的工作： (1)针对截断相位的求解，提出了基于最小二乘法的截断相位求解算法，并和传统的任意步距的相移算法进行了比较。 (2)研究了时域相位测量轮廓术的随机相移误差优化问题。本文建立了任意步长的随机相移误差校正模型，采用模拟退火算法完成了随机相移误差的优化估计，该算法能准确地优化出随机相移误差。 (3)研究了时域相位测量轮廓术中随机相移误差的截断相位校正算法。为进一步提高精度，在任意步长相移的基础上，根据最小二乘法推导出了包含随机相移误差的截断相位求解方法。本文给出了计算机模拟和不同算法的实验结果，数据模拟表明，该算法较好的解决了求解截断相位时随机相移误差的影响问题，提高了测量精度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1课题来源和国内外现状

1.2光学投影式三维轮廓术概述

1.2.1非接触光学三维测量轮廓术概述

1.2.2相位三维测量轮廓术概述

1.3本文工作和章节安排

1.3.1本文完成的工作

1.3.2本文章节安排

第2章时域相位测量轮廓术

2.1时域相位测量轮廓术原理

2.2相移算法的研究

2.2.1固定步距步进相移相位算法

2.2.2任意步距步进相移相位算法

2.3基于最小二乘法的相位求解算法

2.3.1截断相位求解算法的推导过程

2.3.2计算机仿真

第3章时域相位测量轮廓术随机相移误差分析

3.1模拟退火算法

3.1.1固体退火过程

3.1.2 Metropolis准则

3.1.3模拟退火算法

3.2模拟退火算法在时域相位测量轮廓术中的应用

3.2.1模拟退火算法应用的一般要求

3.2.2数学模型的建立

3.2.3算法的实验性能

第4章时域相位测量轮廓术随机相移误差校正

4.1随机相移误差校正算法的推导过程

4.2随机相移误差校正算法的仿真实验和各算法比较

第5章实验仿真和总结

5.1实验仿真和多种算法的比较

5.1.1无随机相移误差时各算法性能的比较

5.1.2存在随机相移误差时各算法性能的比较

5.2总结

第6章结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果