基于数字剪切散斑干涉的缺陷定量检测及空间载波法的研究

摘要

数字剪切散斑干涉技术（DSSPI）作为一种新型的无损光电检测技术，因其具有非接触、快速响应、全场测量、对测试环境要求低、高灵敏度等优点，因而在无损检测领域受到广泛关注。本文针对现有DSSPI实验系统加载参数缺乏理论指导，设计了一套基于有限元分析的DSSPI 仿真系统对铝板、复合材料板的缺陷进行了定性定量检测分析；针对现有实验系统适应度不够广的问题，设计了一套DSSPI系统能够同时融合时间相移法和空间载波法，并应用此系统对铝板、复合材料板进行了检测。主要研究工作如下： 1.理论上应用有限元分析方法，采用ANSYS以及MATLAB软件搭建了一套数字剪切散斑干涉仿真模拟系统。可进行四步时间相移法和空间载波法的仿真实验。为便于比较缺陷检测效果，提出了参数D用于量化系统的检测能力，采用此套系统研究了不同加载方式、加载量、剪切方向、剪切量、缺陷大小、缺陷深度、缺陷位置对于铝板以及复合材料层压板的缺陷检测效果的影响。结论可用于指导具体的实验研究。 2.设计、搭建了一套基于迈克尔逊干涉结构的数字剪切散斑干涉系统，能够同时融合具有高图像质量的时间相移法和适合动态加载的空间载波法。此系统可运用压电陶瓷（PZT）作为时间相移驱动元件进行四步时间相移法实验，也可采用狭缝光阑限制频谱进行空间载波法的实验。同时，自主开发了一款配套软件用以采集图像、精准控制PZT与CCD协同采集、实时查看频谱等功能。 3.应用集成的时间相移法DSSPI系统对含有不同缺陷的铝板进行定性定量检测。铝板含有大小不同，深度不同的圆形缺陷。通过采集图像并做后续处理，可定量判断出缺陷的位置和大小。对内部埋有光纤作为缺陷的复合材料板，同样也可清晰地发现光纤的走向。证明其在复合材料缺陷检测方面同样具有很好的效果。应用空间载波法对铝板及复合材料板进行缺陷检测。并和时间相移法的结果进行了对比。 本文的研究工作从理论仿真和具体实验同时研究了数字剪切散斑干涉系统的检测能力，为此技术在工业领域的应用提供了参考，积累了经验。

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