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散斑干涉法

实验应力分析方法的一种。漫反射表面被激光照明时,在空间出现来自随机分布的亮斑和暗斑,称为散斑系跳延罗。散斑随物体的变形或运动而变化,就可以高度精确地检测出物体表面各点的位零乎格移。这就是散斑干涉法。

  • 中文名 散斑干涉法
  • 发展年限 1969~1970年
  • 应用 测取物体的位移、应变
  • 类型 实验应力分析方法

历史

  激光器用于全息照相后,就发现激光形成的散斑。但它最初被认为是一种带着无用信息的特殊噪声。1969~1970年,散啊各贵国斑所携带的信息得到了应用,发展成为一些测试方法。例如J.A.伦德尔茨的双光束散斑干涉法,E.阿奇博尔德、J.M.伯奇和A.E.恩诺斯的单光束散斑干涉法,K.A.斯特森等人的散斑测振法。前两种属于测量变形的散斑干涉法。

原理

  散斑产生条件

  为使散射光均匀,粗糙表面深度必须大于波长;

  入射光线相干度足够高。

  散斑基本性质

  散斑与均匀场相干所得散斑图与自身散斑图分布差别不大,全暗光斑较少一些。

  散斑与均匀场的不相干叠加,没有全暗散斑。

  两个散斑场的相干相加,散斑大小无明显变化。

  两个散斑场的非相干相加,没有全暗光斑。

分类

A. 双光来自束散斑干涉法

  在360百科相干光照明下,把待测表面漫反射所形成的散斑场,和固定且不怀极成若考换超边剂渐变形的另一表面的漫反射所形的散斑场叠加,构成一个新的散斑场。在待测表面发生变形的过程中,这个叠加而成的散斑场将发生如下变化:变敌给单形体表面沿法线方向每移动1/2波长的距离,斑的明暗变化就形成一个循环。当物体表面有不均匀的离面位移时,凡是位移为1/2波长及其整数倍的地方,散斑仍是原来的状态。变形前后斑的亮度分布的细节完全相同的区域,称为相关部分;反之,则称为不相关部分。故可以采用适当的方法,把相关部分的干涉条纹显示出来,从而了解物体表面的全场毫子将变形状况。

  应用

  双光束散斑干涉法用于测量板的变形和振动,用于轮胎的无损检验以及用于测量人的耳膜在各种声农研频左响下的振动等。

B. 名胡克单光束散斑干涉法

  在被激光照明的物体表面以外的空间,形成随机分布的散斑场。分布在空间的散斑,称为客观散斑;此便湖的通过透镜成象而记录在平面上的散斑,称为主观散斑。物体发生微小变形,散斑也随之发生器里担路高巴庆变化,它们之间有着确定的关系。把物体表面变形前后所形成的两个散斑图,记录在同一张底片。底片上的每个小区域,和物体表面的小区域一一对应;当此区域足够小时,在底片上对应的小区域内的两个散斑图几乎完全相同,只是错动了一个与物体表面位移有关的小的距离。这时审打光放所部严其各个斑点都成对出现。其错抗轻创夜督维行动的距离和方位,代表所对应的物体表练表曾迫尼至叶斗饭据面小区域的移动。用华名行调迅策自光学信息处理的方脚际终经用法,对所记录的底汽响同席居乎片进行分析,就可以得到物体表质庆继承它态复又面的位移或位移的微分的分布。

  记录所鲁剂才妒跟督项然植的方法,既可以直接记录客观散斑,也可以通过透镜记录主观散斑。通常采用的信息处理的方法,有逐点分析法和全场分析法两种。

  应用

  单光消留烟差山溶看林春理头束散斑照相已广泛用来测量物体表面的平动、倾斜和应变,如孔周的应变集中,蜂窝夹层板的变形,平面问题的应变和断裂力学实验中的位移场等。利用侧向散射光所形成的散斑,可以测量透明试件内答价喜似尔新程响配很双部任一截面的位移和变形。

C. 非相干光散斑

  在激光散斑干涉法的发展过程中,形成了一种非相干光散斑法,或称白光散斑法。

  同激光散斑干级江怕喜香林涉法相比,非相干光散斑法有很多优点。激光散斑干涉法只能测量物体的平面部分,而非相干光散斑法却可以通过控制照相的景深,对三维物体表面进行有层次的照相,可以逐次测量三维物体各截面的位移和变形;激光散斑干涉法不能测量热变形,而且受激光器的能量限制,不便测量大面积的物体,而非相干光散斑法则没有这些限制;单光束散斑干涉法的测量灵敏度和散斑的大小有关,非相干光散斑法可以人为地控制所制作斑点的大小,使得测量灵敏度可以在较大的范围内变化。

  应用

  非相干光散斑法已用于测量雷达天线的热变形、大的混凝土构件的变形和裂纹尖端位移场等。

与全息干涉法

  和全息干涉法比较,散斑干涉法对防振要求低。双光束散斑干涉法的测量灵敏度和全息干涉法相当,单光束散斑干涉法的测量灵敏度则较低一些。用散斑干涉法比较容易获得分离的位移分量及其微分。此法的缺点是只能测量物体表面的平面部分。

  将全息干涉和散斑干涉两种方法联合起来,互相补充,可以通过一张双曝光照片获得分离的三维位移分量的全场分布。

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