數(shù)字全息干涉測量在動態(tài)測量中的應(yīng)用研究.pdf

1、在實驗力學(xué)中的變形測量領(lǐng)域，一個研究的熱點問題就是研究當(dāng)被測物體受到撞擊或者振動加載時如何變形的問題。如何記錄物體整個形變的一個過程以及準(zhǔn)確地得到瞬時變形是光學(xué)測量領(lǐng)域非常有趣的問題。高分辨率，快速，無損，無接觸的數(shù)字全息數(shù)字近年來得到的廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域。全息技術(shù)將光學(xué)和數(shù)字處理的方法相綜合，利用CCD器件直接記錄全息圖，通過計算機中的數(shù)字再現(xiàn)可以同時得到物光波前，即物光的振幅和相位分布的情況。 本論文圍繞著數(shù)字全息在動態(tài)測

2、量當(dāng)中的應(yīng)用展開研究，系統(tǒng)分析了無透鏡傅立葉變換數(shù)字全息和菲涅爾離軸數(shù)字全息在變形測量應(yīng)用的優(yōu)缺點，并提出了新的處理動態(tài)測量數(shù)據(jù)的理論，并進(jìn)行了實驗驗證，主要內(nèi)容如下： 1.由于CCD感光元件的有限的空間分辨率，對數(shù)字全息的光路的設(shè)置就提出了很高的要求，因而物光和參考光夾角就不能超過最大的干涉角度，但是為了在重構(gòu)過程中為了分離共軛項，又必須大于最小的偏離角。本文從理論上給出了在這個條件的限制下無透鏡傅立葉變換數(shù)字全息和菲涅爾離軸

3、數(shù)字全息對于特定尺寸的被測物體最小記錄距離的精確數(shù)學(xué)表達(dá)式，而且通過理論分析證明了無透鏡傅立葉變換數(shù)字全息可以更好地利用CCD器件的空間帶寬。 2.詳細(xì)分析了無透鏡傅立葉變換數(shù)字全息光路構(gòu)成的特點，利用菲涅爾變換推導(dǎo)了它的重構(gòu)的算法。然后給出了該光路的空間分辨率和橫向分辨率表達(dá)式，并分析了散斑噪音對于測量的影響。 3.由于數(shù)字全息從記錄到分析全部實現(xiàn)了數(shù)字化，因而一些現(xiàn)存的數(shù)字圖像處理的技術(shù)可以很好的應(yīng)用在數(shù)字全息上面。

4、本文分析了數(shù)字圖像處理技術(shù)在圖像的去噪，零級光消除的方面的應(yīng)用。 4.簡要介紹了全息干涉測量的原理，并分析了數(shù)字全息干涉測量相對于傳統(tǒng)光學(xué)干涉測量的優(yōu)點。引入了靈敏度向量的概念，然后給出了干涉相位和需要測量的物理量的對應(yīng)關(guān)系。 5.提出了一種全新的處理數(shù)字全息干涉測量的方法，它要求同時處理振幅和相位信息，比單純的分析相位信息得到結(jié)果更加的精確，因為這個方法權(quán)重化了相位。利用這個概念可以更加簡單有效的進(jìn)行空間濾波。 6.介

5、紹了時域相位分析的技術(shù)，結(jié)合時域分析的概念，開發(fā)了兩種時頻算法。第一種算法使用傅里葉變換提取線性變化的相位的主頻，第二種算了結(jié)合短時傅立葉進(jìn)行時域的濾波，相對于第一種算法有著更為廣泛的應(yīng)用。 7.改進(jìn)了現(xiàn)存的雙照射光纖形貌測量法，提出多照射的光纖形貌測量法。使用高速相機作為記錄器材，高精度的移動平臺以及光纖測量有臺階的物體的形貌。并將傳統(tǒng)的處理方法和本文提法出的方法相比。 8.利用高精度PZT平臺動態(tài)加載懸臂梁，并利用高