【摘要】：在眾多的光測(cè)技術(shù)中，電子散斑干涉測(cè)量技術(shù)因測(cè)量速度快、分辨率高、非接觸、適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷、工程設(shè)計(jì)、自動(dòng)在線檢測(cè)、質(zhì)量控制、機(jī)器人視覺等方面。ESPI是在現(xiàn)代高科技成果，它集合了激光技術(shù)、視頻技術(shù)、電子技術(shù)、信息和圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密儀器及自動(dòng)控制技術(shù)。ESPI主要用來測(cè)量物體的變形，面形及物體的應(yīng)變等。它可用來檢測(cè)各種工程機(jī)械及設(shè)備的變形、振動(dòng)、沖擊、粗糙度、剛度和強(qiáng)度等特性，還可用來檢測(cè)土木結(jié)構(gòu)、水利設(shè)施的變形。它不但可以作為模型設(shè)計(jì)、分析、樣機(jī)實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)工具，而且還可以作為產(chǎn)品檢驗(yàn)和生產(chǎn)過程控制的一種有利工具。該技術(shù)也可用來檢測(cè)復(fù)合材料、集成電路、壓力容器和焊接物體表面或內(nèi)部缺陷，成為x射線、紅外和超聲等傳統(tǒng)無損檢測(cè)方法的一種有效的補(bǔ)償手段。經(jīng)過30多年的發(fā)展，散斑干涉技術(shù)已經(jīng)變得非常成熟，人們已經(jīng)研制成功了可同時(shí)測(cè)量三維變形，形貌等多功能的散斑干涉測(cè)量系統(tǒng)，電子散斑干涉技術(shù)已經(jīng)成為了一種非常重要的光學(xué)測(cè)量技術(shù)。 本文主要在電子散斑干涉技術(shù)的基本原理及形貌測(cè)量方面的應(yīng)用作了研究與討論，主要內(nèi)容如下： 1全面的簡單介紹了目前所有的光學(xué)測(cè)量技術(shù)，分析比較了這些方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了電子散斑干涉的歷史并對(duì)它的發(fā)展前景作了展望。 2詳細(xì)介紹的電子散斑干涉技術(shù)的測(cè)量原理，實(shí)現(xiàn)散斑測(cè)量的各個(gè)環(huán)節(jié)。并對(duì)在本文中起重要作用的個(gè)別公式的來源作了了推導(dǎo)。介紹了目前兩種最重要的相位提取方法：相移法和傅里葉變換法，針對(duì)相移方法應(yīng)用非常廣泛的特點(diǎn)，本文全面介紹了三步相移，四步相移，五步相移，Carre算法以及多步相移的原理與公式。介紹了幾種常用的相移裝置，介紹了相位的解包裹處理方法。 3對(duì)新型大剪切棱鏡的設(shè)制來源，剪切原理做了說明。將大剪切棱鏡運(yùn)用于電子散斑干涉，，繼承了剪切散斑干涉法光路簡單，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，本人對(duì)平移大剪切棱鏡的相移做了理論推導(dǎo)，證明了平移大剪切棱鏡可以引入穩(wěn)定的、線性的附加相位。 4將大剪切棱鏡運(yùn)用于形貌測(cè)量，可提高實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。分別用相移法和傅里葉變換法對(duì)球冠的形貌進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了大剪切棱鏡可以替代大錯(cuò)位晶體棱鏡(Wollaston棱鏡)。由于它優(yōu)良的性價(jià)比，所以在生產(chǎn)生活中具有廣闊的發(fā)展前景。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一種可以有效消除散斑噪聲的方法，二次濾波法，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行兩次濾波后，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果明顯優(yōu)于一次濾波的處理結(jié)果，該方法可以有效的提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。
【圖文】：

變形前散斑圖

2()sin2()4sin()00rruuRRφφφφΔ Δ= +在上式中，散斑干涉條紋 sin (Δ φ(r )2)里面還是包含有高頻載波 ()(0Rφ φ+Δφ物體變化的是 ()()/20rRφ φ+Δφ項(xiàng)。散斑條紋的成因可作如下解釋：當(dāng)物體某位的變化為2nπ時(shí)，該點(diǎn)的散斑沒有變化，將兩圖相減之后光強(qiáng)為零，顯示為黑當(dāng)物體變形產(chǎn)生的相位變化不等于2nπ時(shí)，則隨機(jī)散斑高頻項(xiàng)使得最后的散斑圖間的條紋。下面三幅圖為實(shí)驗(yàn)展示，被測(cè)圓盤是經(jīng)打磨的鋁板，圓盤中心經(jīng)千分尺加載，圖分別為加載前后的兩幅散斑圖，2-7 為相減之后的散斑圖，可見經(jīng)過相減，我們理想的條紋圖。
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：O348.1;O438

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