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所需积分：0散斑相关和散斑干涉相结合的三维变形测量方法--《山东师范大学》2013年硕士论文
散斑相关和散斑干涉相结合的三维变形测量方法
【摘要】：数字散斑相关方法(DSCM)和电子散斑干涉（ESPI）已发展成为全场、非接触、高精度、高灵敏度、快速实时的测量技术。数字散斑相关方法是通过记录物体变形前后的图像并运用一定的图像相关搜索算法得出物体的位移和变形的测量方法。电子散斑干涉测量技术是利用相干光照射在粗糙物体表面，在空间所形成的散斑，或物体表面自然存在的或人造的散斑，实现物体表面位移和变形的测量。三维电子散斑干涉光路往往比较复杂，增加了测量系统不稳定性。将散斑相关与散斑干涉结合起来测量三维位移，可以简化ESPI光路。本文利用典型的对离面位移敏感的单束照明数字散斑光路，通过控制光路中的参考光，分别利用散斑相关和散斑干涉测量面内位移和离面位移，实现了三维位移测量。该方法具有光路简单、操作和数据处理简单的优点。
本文就散斑相关和散斑干涉相结合的三维变形测量方法进行了研究和讨论，主要内容概括如下：
1.回顾了散斑相关和散斑干涉测量各自的历史发展，讨论了利用散斑相关和散斑干涉相结合进行三维变形测量的意义。
2.介绍了散斑相关测量的原理、相关系数的选取，详细介绍了几种常用的亚像素算法并进行了模拟实验。
3.介绍了散斑的形成，利用散斑干涉测量离面位移和面内位移的原理和方法。介绍了几种提取相位的方法，包括傅里叶变换法、相移的方法、利用希尔伯特变换从单幅条纹图提取相位的方法。
4.介绍了散斑相关和散斑干涉相结合测量三维变形的方法：利用散斑相关测量面内位移，散斑干涉测量离面位移。并进行了三点弯曲梁实验，结果表明，该方法可以测量变形场的三个位移分量，具有光路简单、易操作的优点。
【关键词】：
【学位授予单位】：山东师范大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：O436【目录】：
摘要6-7Abstract7-9第一章 绪论9-12 1.1 数字散斑相关方法的发展与应用9-10 1.2 电子散斑干涉技术10-11 1.3 数字散斑相关和电子散斑干涉相结合测量的意义11 1.4 本论文的主要工作11-12第二章 数字散斑相关方法的基本原理12-26 2.1 数字散斑相关方法的基本原理12-13 2.2 相关系数及搜索算法13-15 2.3 亚像素相关算法15-23
2.3.1 相关系数插值拟合法15-19
2.3.2 Newton. Raphson(N-R)迭代法19-21
2.3.3 基于梯度的计算方法21-23 2.4 模拟实验23-25 2.5 本章小结25-26第三章 散斑干涉测量原理26-40 3.1 散斑的形成26 3.2 散斑干涉测量原理26-29 3.3 离面位移的测量29 3.4 面内位移的测量29-31 3.5 几种常用求相位的方法31-39
3.5.1 傅里叶变换法原理31-32
3.5.2 四步相移法32-33
3.5.3 五步相移法33-34
3.5.4 Stoilov 算法34-35
3.5.5 利用希尔伯特变换(Hilbert Transform)计算相位的算法35-37
3.5.6 利用希尔伯特变换计算相位的模拟实验37-39 3.6 本章小结39-40第四章 散斑相关和散斑干涉相结合测量物体的变形40-47 4.1 测量原理41-42
4.1.1 散斑相关方法测量面内位移41
4.1.2 电子散斑干涉法测量离面位移41-42 4.3 典型实验42-45 4.4 结论45-47参考文献47-54攻读硕士学位期间发表的论文54-55致谢55
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广东工业大学 硕士学位论文
散斑干涉技术的应用及其精度分析 姓名：许焕坤 申请学位级别：硕士 专业：物理电子学 指导教师：陈丽 201205 摘要 摘 要 电子散斑干涉测量具有非接触，高精度和全场等优点，一直为人们所重视，尤其
是大量被用在表面测量。对于一些如表面的离面和面内位移的测量，由于非常方便且
精度高，得到广泛的应用。 首先，本文介绍了电子散斑干涉的测量原理以及各种位相测量方法的理论基础，
将各种相位测量方法应用到剪切散斑干涉实验中，给出了这些位相测量方法在剪切散
斑实验中的实现过程及公式推导，并对各种方法进行比较分析，详细讨论了不同的测
量条件对各种位相测量精度的影响。 其次，本文从相移位相测量方法的原理中分析其误差，为了减小这种误差，介绍
了电子散斑干涉条纹图中的各种滤波方法，着重介绍了小波变换的去噪原理，在此基
础上，提出了一种基于小波变换的非线性滤波算法，用计算机模拟了该算法的实现，
证实了这种滤波方法在实际计算中可以滤去噪声的同时，保留了更丰富的细节，有利
于信息的提取。 随着科学技术的进步和发展，利用压电陶瓷的微小形变进行控制的对像越来越
多，对控制精度要求也越来越高。测量微小形变的方法有很多种，如电感测微仪、贴
应变片法、X射线法、电容测微仪、激光干涉仪法等。在本文中采用了非接触方式，
用电子散斑干涉法测量压电陶瓷材料的静态形变，并通过形变量计算得到压电应变系
数，借此可用于评价压电陶瓷元件的质量。 针对工程热物理领域中测量气体温度场的问题，应用电子散斑干涉的测量方法，
对酒精灯的火焰的温度分布进行了研究，结合
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散斑干涉条纹测量系统设计
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