1、電子散斑干涉技術(shù)的使用劉瀏 160937導(dǎo)師：楊福俊2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏1606371目錄 特點及基本概念 測量光路及方法 圖像采集方法 圖像處理2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏1606372方法特點 測量精度高，實時監(jiān)測，實時處理；（390780納米） 全場檢驗； 非接觸性； 結(jié)果易于保存；2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏1606373電子散斑干涉技術(shù)一種高精度、非接觸式、全場實時的光學(xué)干涉測量技術(shù)。干涉與散斑相同的頻率（相干光）相同的振動方向固定相位差22121 22cosIAAA A2IAA振幅 I 光強 相位差干涉三要素干涉三要素散斑定義散斑定

2、義：當一組相干光照射到粗糙等物體表面引起漫反射，而表面各部位反射所發(fā)出的次波在物體表面的前方發(fā)生干涉，從而形成大量的明暗相間的光斑。基本依據(jù)基本依據(jù)隨機分布，但是對于固定光源且同一物體表面來說，其分布規(guī)律也是一定的，即，散斑空間特性只決定于光源的特性和被照射物體表面。所以，在光源固定的前提下，散斑的特性與物體表面存在著固定的關(guān)系。通過對物體發(fā)生形變（位移）前后分別測得的干涉散斑信息，進行處理分析，得到物體表面的位移改變量。2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏16063742200( , , )2cos ( , , )( , )rrI x y tAAA Ax y tx y離面測量系統(tǒng)I 光

3、強 A 振幅 I=A2 位移引起相位差 漫反射產(chǎn)生的隨機相位差(x,y)(x,y)222w2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏1606375基于邁克爾遜干涉儀離面干涉系統(tǒng)改進離面干涉系統(tǒng)不足：分光棱鏡尺寸受制于被測物體面內(nèi)測量系統(tǒng)4(x,y)sinuU對應(yīng)X軸方向的運動，面內(nèi)運動光路特點：兩束光對稱入射（消除離面位移）每兩束光只能測量一個方向面內(nèi)位移2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏16063762w(1cos)sinu離面位移、面內(nèi)位移同時改變相位差分別在特定條件下，分解計算w(1cos)sinu 1w(1cos)sinu剪切散斑分類 基于邁克爾遜干涉光路 基于光楔剪切成像 基

4、于特斯拉棱鏡基本想法：產(chǎn)生位錯，數(shù)學(xué)上對自變量進行差分差分放大微小變形，提高測量精度優(yōu)點：1、無需參考光束，簡化實驗儀器 2、直接測量表面應(yīng)變（表面位移的一維導(dǎo)數(shù)）2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏1606377特斯拉棱鏡將一束無偏光束分成兩個偏振方向互相垂直的線偏振光，且兩束光分離角相對于入射角方向?qū)ΨQ.時間平均方法效果圖時間平均方法 圖像相減方法2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏1606378tau圖像相減方法分類動減動動減靜效果圖原理：相減消除背景光2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏1606379概率方法基于圖像處理中圖像平均降噪方法（隨機噪聲）同時，利用高速相機

5、連續(xù)采圖技術(shù)(x,y)f(x,y)(x,y)g1(x,y)(x,y)KiiggK帶噪圖像模型平均 (x,y)(x,y)E gf(x,y)(x,y)gK標準差期望值效果圖2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏16063710eta圖像基本處理圖像增強噪聲去除目的方法方法內(nèi)容內(nèi)容基本分類基本分類作用對象作用對象灰度變換r變換前灰度s變換后灰度線性函數(shù)對數(shù)函數(shù)冪律函數(shù)單一像素點空間域濾波法平滑空間濾波銳化空間濾波像素點及其領(lǐng)域頻域濾波法傅里葉變換頻域濾波傅里葉逆變換低通濾波高通濾波頻域圖像(r)sT2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏16063711相位解調(diào)技術(shù)從條紋圖中解調(diào)出條紋的相位0

6、(x,y)( , )b(x,y)cos (x,y)gg x y1(x,y)( , )b(x,y)cos (x,y)2ga x y2(x,y)( , )b(x,y)cos (x,y)ga x y33(x,y)( , )b(x,y)cos (x,y)2ga x y31202(x,y)g(x,y) (x,y)arctan(x,y)g (x,y)gg使用偏振光學(xué)原件用位移改變相位產(chǎn)生相移方法2016/11/30電子散斑干涉技術(shù) 劉瀏16063712四步相移技術(shù)參考文獻 Wei-Chung Wang, Chi-Hung Hwang and Shu-Yu Lin. Vibration Vibration

7、measurement by the measurement by the time-averaged time-averaged electronic electronic speckle pattern speckle pattern interferometry methodsinterferometry methodsJ . Applied Optics, 1996,35(22):4502-4509 Ching-Yuan Chang, Shih-Hao Lin, and Chien-Ching Ma. High-resolution . High-resolution electron

8、ic electronic interferometry for interferometry for the measurement of in-plane the measurement of in-plane vibrationvibrationJ.Applied Optics.2012, 24(51):5773-5779 J.A.Leendertz and J.N.Butters. An image-shearing speckle-patternAn image-shearing speckle-pattern interferometer for measuring bending

9、 interferometer for measuring bending momentsmoments J. Journal of Physics,1973,6:1107-1110 Yau Y. Hung ,Charles E.Taylor. Speckle-Shearing Speckle-Shearing Interferometric Interferometric Camera-A Camera-A Tool For Measurement Of Tool For Measurement Of Derivatives Of Derivatives Of Surface-DisplacementJ.Surface-DisplacementJ. Technical Symposium, 1974, 41:169-176 洪友仁，何浩培，何小元. 剪切剪切散斑散斑 一種光學(xué)測量技術(shù)及其應(yīng)用一種光學(xué)測量技術(shù)及其應(yīng)用J實驗力學(xué), 2006,21(6):667-688 楊福俊，何小元，陳陸捷. 現(xiàn)代光測力學(xué)與圖像處理現(xiàn)代光測力學(xué)與圖像處理M.南京：東南大學(xué)出版