基于渥拉斯顿棱镜的数字剪切散斑干涉术的研究

摘要

数字剪切散斑干涉术作为散斑测量的一个重要分支，除具有散斑测量的非接触、高精度、高灵敏度以及全场测量等优点外，还具有可对应变直接测量以及结构简单等特点，成为测量物体位移、应变、缺陷、震动和粗糙度等物体信息的有效工具。基于渥拉斯顿棱镜的数字剪切散斑干涉术具有抗干扰能力强的显著优点，成为实践中广泛应用的一种类型。另外，时间序列散斑干涉术在散斑测量中可以简单高效得提取相位信息，对待测物理量进行定量计算。
　　本论文将时间序列散斑干涉术与数字剪切散斑干涉术相结合，搭建了一套测量装置，并利用该装置进行了离面位移梯度测量实验和无损检测实验，得到了初步实验结果。
　　本论文的主要工作有:
　　(1)搭建了一套基于渥拉斯顿棱镜的数字剪切散斑干涉测量系统，该系统利用时间序列散斑干涉术进行相位复原，省略了传统数字剪切散斑干涉术中广泛应用的相移装置，实现了对离面位移梯度的实时动态测量。
　　(2)对系统中的剪切量和偏振态等关键参数进行研究，并进行对比实验，对条纹进行优化，得到了质量相对最好的条纹图。
　　(3)编写了分别基于傅立叶变换和小波变换的相位复原算法，结合相位去包裹算法，求解出对应的离面位移梯度值。并且利用有限元法对实验进行仿真分析，得到离面位移梯度的理论值。将两种算法复原得到的结果与仿真分析得到的理论值进行比较，实现了离面位移梯度的定量测量。
　　(4)利用本文所搭建装置进行了无损检测实验，定性测出材料内部缺陷位置。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 散斑的概念

1．2 数字剪切散斑干涉术的发展概况

1．3 数字剪切散斑干涉术的应用

1．3．1 离面位移梯度测量

1．3．2 离面位移测量

1．3．3 面内应变测量

1．3．4 残余应力测量

1．3．5 无损检测

1．4 国内外研究现状

1．5 论文的意义和主要工作

2 数字剪切散斑干涉术

2．1 数字剪切散斑干涉术基本原理

2．2 剪切装置

2．2．1 迈克尔逊结构

2．2．2 光楔

2．2．3 双孔

2．2．4 渥拉斯顿棱镜

2．3 剪切量的测量

2．4 应变与空间位移梯度

2．5 条纹

2．5．1 条纹形成原理

2．5．2 条纹解释

2．5．3 剪切量与偏振态对条纹质量的影响

2．6 本章小结

3 时间序列散斑干涉术

3．1 傅立叶变换与小波变换

3．2 傅立叶变换

3．3 小波变换

3．3．1 定义

3．3．2 常用小波函数

3．4 论文采用的算法

3．4．1 小波脊

3．4．2 相位去包裹算法

3．5 本章小结

4 有限元法仿真分析

4．1 有限元法

4．2 ANSYS

4．2．1 ANSYS软件的发展及应用

4．2．2 ANSYS分析的基本流程

4．3 仿真研究

4．4 本章小结

5 基于渥拉斯顿棱镜的数字剪切散斑干涉测量实验

5．1 离面位移梯度测量实验

5．1．1 实验装置

5．1．2 实验原理

5．1．3 实验步骤

5．1．4 条纹优化结果

5．1．5 实验结果

5．1．6 误差分析

5．1．7 小结

5．2 无损检测实验

5．2．1 缺陷设计

5．2．2 缺陷检测原理及实验

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简历

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