[發明專利]雙脈沖數字散斑瞬態測量裝置及方法

無效

• 申請號: 201210509274.4
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102980520A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 溫聚英;張大治;王晶晶;薛景峰
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01H9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種數字散斑干涉測量技術，具體涉及基于雙脈沖激光器的瞬態散斑測量技術，屬于數字散斑干涉測量領域。

背景技術

數字散斑干涉測量是對全場位移和應變進行量化分析的光測方法，它的基本原理是通過比較試件變形前后表面散斑圖的變化，來獲得位移和應變場等力學信息。

目前在數字散斑測量方面的研究主要集中在穩態上，即通常意義的靜態、準靜態及離面穩態振動，穩態方法處理對象是干涉圖像的平均效應，無法得到某一瞬時的振動形貌，也無法獲得振動相位信息。對數字散斑干涉系統而言，傳統上采用連續激光器作為光源及采集圖像速度低的散斑系統，采集兩幅分離的散斑圖的時間間隔至少為20ms，只適用于測量物體變化相對較慢且外界干擾小的情況。在瞬態散斑測量方面，彭翔等人在文獻《雙脈沖數字散斑干涉測量系統的實驗研究》(中國激光，vol?9，n5，pp847-851，1996.)中介紹了一種基于脈沖ND:YAG激光系統的數字散斑干涉技術，設計并實現了物體與脈沖激光觸發以及CCD圖像獲取的同步控制，但其脈沖間隔只有(650～800)μs，測量微小瞬時形貌存在一定差距。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有數字散斑測量技術存在的不足，提供一種適用于測量瞬態振動位移的雙脈沖數字散斑瞬態測量裝置及方法。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種雙脈沖數字散斑瞬態測量裝置，包括：雙脈沖激光器、光路系統、圖像采集系統、同步控制器及瞬態散斑數據處理器。所述圖像采集系統包括目鏡和雙曝光相機。

一種雙脈沖數字散斑瞬態測量方法為：雙脈沖激光器發出波長為532nm的雙脈沖激光到達光路系統；光路系統對雙脈沖激光進行空間濾波、擴束和準直后，將該光束分為一路測量光和一路參考光，測量光和參考光分別入射到被測表面和參考表面上發生散射；然后測量光的散射光和參考光的散射光在光路系統中匯合發生干涉，干涉光線到達圖像采集系統的目鏡，經目鏡的匯聚后，到達雙曝光相機。同步控制器控制雙脈沖激光器和雙曝光相機同步開啟，并根據雙脈沖激光器的閃光燈與開關開啟時間之間的延時及雙脈沖間隔時間，控制雙曝光相機分別抓拍到連續兩個脈沖光照亮被測表面的兩個瞬間的圖片，并將得到的兩張圖片發送到瞬態散斑數據處理器。瞬態散斑數據處理器對雙曝光相機發送來的兩張圖片進行處理后，得到需要的全場瞬態振動位移分布。

所述瞬態散斑數據處理器對雙曝光相機發送來的兩張圖片進行處理，得到需要的全場瞬態振動位移分布的具體過程為：

第1步：對所述兩張圖片進行圖像相減處理，得到瞬態散斑條紋圖；

第2步：采用正交小波變換濾波方法對瞬態散斑圖像噪聲進行濾波；

第3步：采用條紋中心線法提取包含在瞬態散斑條紋中的位相信息，從而獲得瞬態振動位移場及瞬時振動形貌。

有益效果

與傳統技術相比，本發明具有突出的優點和顯著的效果：1、同步控制器精確同步控制雙脈沖激光器及雙曝光相機的同步工作，能檢測到物體在(2～1000)μs時間間隔內結構表面瞬時振動形貌的測量。2、采用瞬態散斑數據處理器得到信噪比高的瞬態散斑條紋圖，能定量分析物體表面瞬時振動形貌。3、系統使用簡單方便，具有能夠測量復雜表面的全場振動、結構動態分析和瞬態過程等優點。

附圖說明

圖1是本發明具體實施例中所述雙脈沖數字散斑瞬態測量裝置的結構示意圖；

其中，1-雙脈沖激光器、2-光路系統、3-被測表面、4-參考表面、5-目鏡、6-雙曝光相機、7-圖像采集系統、8-同步控制器、9-瞬態散斑數據處理器。

具體實施方式

為了更好的說明本發明的技術方案，下面結合附圖，通過1個實施例，對本發明做進一步說明。

一種雙脈沖數字散斑瞬態測量裝置，如圖1所示，包括：雙脈沖激光器1、光路系統2、圖像采集系統7、同步控制器8及瞬態散斑數據處理器9。所述圖像采集系統7包括目鏡5和雙曝光相機6。

其工作過程為：