电子散斑干涉检测技术的研究共66页

u D D d v x M x
式中λ为入射激光波长， D为干板与屏的垂直距离
实验装置
y
x
理论计算
F
a
A x
b
C D
B
x
y
l
梁各段挠度方程为： AD DB
Fb( l 2 b 2 ) Fb 3 w1 x x 6 EIl 6 EIl
Fb( l 2 b 2 ) Fb 3 F w2 x x ( x a )3 6 EIl 6 EIl 6 EI
实验光路：
滤波器 激光器
准直透镜
照相干板 形变体
成像透镜
再现光路：
干涉条纹
基本原理
物面位移d，经透镜后在像面上被记录为 d’， 且有关系：
d M (放大率) d
经激光再现时，为杨氏双孔干涉，在接收 屏上出现等宽干涉条纹（含在衍射晕圈之 中）,条纹宽度△x满足：
x
D
d
最终得出
632.8 632.8 632.8 632.8
0.80 0.80 0.80 0.80
632.8
632.8 632.8 632.8 632.8
0.80
0.80 0.80 0.80 0.80
0. 487
0. 487 0. 487 0. 487 0. 487
0.0854
0.0943 0.1025 0.1106 0.1153
应用
1. 力学、建筑工程和机械设计方面的应用：利用散斑位移和 散斑干涉图测量物体表面的形变和裂纹、损伤和应力分布 2. 在工业生产中的应用：利用对激光散斑的动态测量法测量生产 线上工件及产品的移动速度 3. 在燃烧学和热物理中的应用：利用激光散斑照相技术测量火焰 的结构和温度场的温度分布 4. 在医学研究中的应用：非侵入的测量皮肤下的微循环的速度。 测量心脏的心动图。利用主观散斑的运动规律对人眼进行主观 验光 5. 天文学测量中的应用：利用星体斑纹干涉术可以克服大气扰动 的影响获得高分辨率的图像 6. 利用散斑进行光学图像处理：例如图像相减等

散斑干涉实验光信息科学与技术08级3班 组别：B17一、实验目的1、了解散斑的性质及特点。

2、掌握散斑和离面散斑的测试方法。

二、实验原理1、散斑的形成当相干光照射一个粗糙物体的表面（或通过透明的粗糙面）时，在物体表面前的空间，可得到一种无规律分布且明暗相间的颗粒状光斑，称为散斑。

要形成散斑且散斑质量较好必须具备以下条件：（1）有能发生散射光的粗糙表面；（2）粗糙表面深度须大于入射光波长；（3）入射光线的相干度要足够高，如使用激光。

图1、散斑图像散斑携带了散射面的丰富信息，可以通过散斑的性质来推测物体表面的性质。

由于这种办法的无损、快速等诸多优点，它被广泛应用于工业控制的缺陷检测、医学的光活检等领域，且受到越来越多的关注2、散斑的大小散斑颗粒的大小，可用它的平均直径来表示，颗粒尺寸的严格定义是两相邻亮斑间距离的统计平均值。

此值由产生散斑的激光波长及粗糙表面圆型照明区域对该散斑的孔径角'u 决定：散斑平均半径=<v σ>='0.6/sin u λ (1)上式说明散斑的大小粗略对应于散射光的干涉条纹间距。

散斑的形状与照明区域的形状有关，若照明区域增大则散斑变小。

上面所讲的散斑是由粗糙表面的散射光干涉而直接形成的，称为直接散斑(如图2所示)。

若经过一个光学系统，在它的像平面上形成的散斑，称为成像散斑，亦称主观散斑（如图3所示）。

图2、客观散斑的形成 图3、主观散斑原理图成像平面上P 点的散斑直径v σ，决定于透镜出射光瞳对P 点的孔径角'u ，即<v σ>='0.6/sin u λ=0.6/NA λ=1.2（1+M ）F λ （2）其中NA 为透镜的数值孔径，M 是透镜的放大率。

主观散斑是物面上的散斑图像成像所得，这个物方散斑图的平均直径用<S>表示：<S>='0.6/M*sin u 0.6/M*NA λλ= （3）3、散斑的光强分布正常散斑图是杂乱无章的随机散斑图，其强度分布为负指数概率密度函数。

1剪切电子散斑干涉术（ESSPI ）测量物体离面位移导数(2学时，每次实验12人)一． 实验目的● 了解和掌握ESSPI 测量物体离面位移导数的方法和技术； ● 学会用ESSPI 测试周边固支圆板的离面位移导数。

二． 实验器材和装置试件为铝箔中心固支圆板。

试验器材有：激光器、反射镜、分光镜、扩束镜、透镜、CCD 、图象卡、计算机及软件。

实验装置和光路如图1所示。

图1 电子剪切散斑干涉术光路图三． ESSPI 的基本原理在剪切散斑照相机镜头前放置一个小角度的玻璃光楔，光线通过此玻璃光楔将产生偏折，在像平面上产生与光楔的楔角相同方向的两个剪切像，由激光形成的这两个像在像平面上相互干涉而形成散斑干涉条纹。

对于整个物体来说，在像平面上形成两个互相剪切的像，它们的波前分别为[]),(exp ),(y x a y x U Φ=（2） []),(exp ),(y x x a y x x U δδ+Φ=+（3）这里a 表示光的振幅分布，Ф(x ,y )和Ф(x +δx ,y )分别表示为两个剪切像的相位分布，这样在像平面上两个像叠加结果为),(),(y x x U y x U U T δ++=（4）则光强为[]x T T a U U I φcos 12*2+==，),(),(y x y x x x Φ-+Φ=δφ （5）当物体变形后，光波将产生一个相位的变化量Δφx ，则变形后的光强为()[]x x a I φφ∆++=cos 12'2（6）2在剪切电子散斑干涉方法中，采用CCD 摄像机进行记录并存入计算机中，采用电子散斑干涉相同的图像相减处理方法，即变形前后两幅散斑图相减，即等式（6）和等式（5）相减可得2sin 2sin 4'2x x x T a I I I φφφ∆⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆+=-=（7）这种相减方式排除了背景光强的影响，突出了由于变形引起的相位变化Δφx 的结果。

该低频条纹取决于物体变形引起的光波相位改变。

电子散斑干涉术
摘要
电子散斑干涉( ESPI)技术是一种非接触式全场实时测量技术 ,因其通用性 强、 测量精度高、 频率范围宽及测量简便等优点 ,近年来获得了快速发展。电 子散斑干涉无损检测技术可以完成位移、 应变、 表面缺陷和裂纹等多种测试。 本文就目前国内外散斑干涉术进行简单阐述， 总结目前国内的主要散斑干涉技术 以及应用。例如，用散斑照相术和散斑干涉术测变形、位移、倾斜、震动，以及 根据散斑位移与物体位移间的关系测量物体位移的速度， 根据散斑的对比度测量 表面的粗糙度等。
λ
散斑干涉术
散斑干涉术是激光照明时,被测试物体表面形成的散射光与参考光束(其可 以是平面波和球面波的单光束、双光束或是另一个散斑场)进行干涉而产生具有 一定对比度的散斑,是精确检测物体表面各点变形(位移或旋转)的一种光学测试 法。对于透明物体而言,其散斑干涉条纹是物体折射率变化或厚度变化的一种量 度;对于漫反射物体而言 ,其反射光波干涉形成的散斑干涉条纹是表征漫反射物 体变形、 位移或旋转的一种量度,且形成的散斑干涉条纹随物体变形(位移或旋转) 而变化。 因此,散斑干涉术虽然必须加入参考光 ,但是通过散斑干涉术获得的散斑干 涉条纹却可以直接的表征物体的变形(位移或旋转)及其他运动情况。 而且该散斑 干涉条纹的采集、记录和后期处理都是利用计算机实时完成的。
������ L
尺寸大得多。 如果在远场观察， 即在透镜的后焦平面上观察散斑图，那么平均散斑的直径 是 ∆������������ ≈ ������ = ������ ������
������ f′
式中 f ′ ----透镜的焦距； D ----透镜的口径。 当观察面不在透镜的焦面上时， 则必须考虑到透镜的放大倍率，散斑的平均直径 是 ∆������������ ≈ ������ = ������ ������

数字散斑干涉振动测量技术研究进展摘要：数字散斑干涉技术（DSPI）是一种光学测试方法，具有非接触、高灵敏度、全场、实时、无损检测的特点，在振动测量方面有着较大的优势。

本文从图像处理、相移技术等方面阐述了数字散斑干涉振动测量的发展现状，并对其中的关键技术进行了比较和分析。

关键词：数字散斑干涉，振动测量，数字图像处理，相移技术Research Progress on V ibration Measurement Using Digital SpecklePattern InterferometryAbstract:Digital speckle pattern interferometry (DSPI) is an optical testing and measuring method，a non-contact, high-sensitivity, full-field, real-time, non-destructive one, which has an advantage in vibration analysis. This paper introduces the recent progress on DSPI vibration measurement from aspects of digital image processing and phase shifting, also compares and analyzes their key technologies.Keywords:Digital speckle pattern interferometry; Vibration measurement; Digital image processing; Phase shifting0 引言散斑计量技术是现代光测力学技术中的一种。

它具有非接触、无损、全场、高精度、实时测量的特点，在轮廓、应变、位移和振动测量方面有着广泛的应用前景[1]。

电子散斑干涉实验报告电子散斑干涉实验报告引言：电子散斑干涉实验是一种经典的物理实验，通过电子的干涉现象展示了波粒二象性的特性。

本实验旨在通过观察电子的干涉图案，深入了解电子的波动性质，并探讨干涉现象的原理。

实验器材与原理：本实验所需的器材包括电子枪、狭缝、屏幕和电子探测器。

电子枪通过电子的发射，产生电子束；狭缝用于调节电子束的宽度和方向；屏幕用于接收电子束，并观察干涉图案；电子探测器用于测量电子的强度。

实验过程：首先，将电子枪与电子探测器连接，将电子枪的电压调至适当的值，以确保电子能够发射。

然后，将狭缝放置在电子枪和屏幕之间的适当位置，并逐渐调节狭缝的宽度，观察屏幕上的干涉图案的变化。

最后，使用电子探测器测量不同位置的电子强度，并记录下来。

实验结果与讨论：在实验中，我们观察到了明暗相间的干涉条纹，这些条纹是由电子的波动性质引起的。

当电子通过狭缝时，它们会发生衍射，形成一系列的圆环状干涉条纹。

这是因为电子的波长与狭缝的大小相当，导致电子在经过狭缝后发生干涉。

通过调节狭缝的宽度，我们可以观察到干涉图案的变化。

当狭缝较宽时，干涉条纹较模糊，圆环状的条纹不太明显。

而当狭缝较窄时，干涉条纹变得更加清晰，圆环状的条纹更加明显。

这是因为狭缝的宽度决定了电子波束的展宽程度，狭缝越窄，电子波束的展宽越小，干涉条纹就越清晰。

此外，我们还测量了不同位置的电子强度。

我们发现，在干涉条纹的暗纹处，电子强度较低；而在干涉条纹的亮纹处，电子强度较高。

这进一步验证了干涉现象的存在。

结论：通过电子散斑干涉实验，我们深入了解了电子的波动性质和干涉现象的原理。

实验结果表明，电子具有波粒二象性，可以通过狭缝发生衍射和干涉。

干涉条纹的形成与狭缝的宽度有关，狭缝越窄，干涉条纹越清晰。

此外，干涉条纹的亮暗变化也与电子的强度分布有关。

通过本实验的探索，我们对电子的性质有了更深入的了解，并且对光学干涉现象也有了更深刻的认识。

这对于进一步研究电子的行为和开展相关应用具有重要意义。

1
双光束电子散斑干涉术测量物体面内位移
(2学时，每次实验12人)
一． 实验目的
了解和掌握双光束电子散斑干涉术测量物体离面位移的方法和技术。

二． 实验器材和装置
试验器材有：激光器、反射镜、分光镜、扩束镜、CCD 、图象卡、计算机及软件。

实验装置和光路如图1所示。

B1：分光镜 M ：反射镜 L1：扩束镜
图1 双光束电子散斑干涉术的光路图
三． 基本原理
双光束电子散斑干涉术的两束光互为物光和参考光。

由于变形对两束光的相位都有影响，所以物体变形时合成的相位差与位移的关系为：
[])sin (sin )cos (cos 221θθθθλπφ++-=
∆d d 2)(sin 4d θλ
π= 其中d 2即为物体变形时的面内位移。

当两束光的照明角θ较大时，测量的灵敏度较高。

四．实验步骤
1．按图1摆好光路。

调整光路时要求两束光的光程、光强和高度近似相等。

散斑图要求含有固定边缘。

2．打开采图软件（如图2所示），点击工具栏中Capture Image，弹出一个实时监控的窗口。

点击窗口中的Real Time按钮，施加一定压力，开始连续采集散斑图，
并自动把每一幅散斑图都和第一幅进行相减处理，形成的条纹图显示在窗口中。

在监测到一幅清晰的条纹图时，再按Real Time钮，使之弹起，固定条纹图。

然
后把条纹图保存起来（*.bmp文件）。

图2 双光束测量物体面内位移的软件操作窗口
五．实验报告要求
求出试件中心位置处的面内位移d2。

2。

电子散斑干涉实验讲义（电子散斑干涉术测离面位移）1．引言电子散斑干涉术（ESPI）测离面位移具有实时、灵敏、全场测量等特点，在变形场测量、振型测量及工业无损检测方面具有广泛的应用。

2．实验目的了解电子散斑干涉原理、掌握干涉光路及图像处理软件。

对力学专业学生还可与板的理论分析进行验证。

3．基本原理图1是常用的均匀参考光光路图，它将分光镜B1分出的一小部分激光经扩束后照射到另一块半透半反镜而与物体漫射光相汇合而形成干涉，前者是参考光，后者是物光。

B 分光镜M:反射镜L1:扩束镜 L2: 成像透镜图 1。

电子散斑干涉术（ESPI ）光路图物光的光强分布为：)(ex p )()(r r u r U o o o Φ= (1)其中)(0r u 是光波的振幅，)(0r Φ是经物体漫射后的物体光波的相位。

参考光的光强分布为：)(ex p )()(r r u r U R R R Φ= (2)物光与参考光在CCD 靶面上汇合形成光强)(r I 为：)cos(2)(22R o R o R o u u u u r I φφ-++= (3)当被测物体发生变形后，表面各点的散斑场振幅)(r u o 基本不变，而位相)(r o φ将改变为)()(r r o φφ∆-，即[])()(ex p )('r r r u U o o O φφ∆-= (4)其中ΔФ（r ）为由于物体变形产生的相位变化。

变形前后的参考光波维持不变。

这样，变形后的合成光强)('r I 为：[])(cos 2)(22'r u u u u r I R o R o R o φφφ∆--++= (5)对变形前后的两个光强进行相减处理：)()('r I r I I -=＝[][])cos(2)(cos 22222R o R o R o R o R o R o u u u u r u u u u φφφφφ-++-∆--++ ＝2)(sin 2)()(sin 4r r u u R o R o ϕϕφφ∆⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-- (6)由式(6)可见，相减处理后的光强是一个包含有高频载波项⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆--2)()(sin r R o ϕφφ的低频条纹2)(sin r ϕ∆。

数字散斑测量技术数字散斑测量技术是一种能够实现非接触、高精度测量的技术，广泛应用于光学领域。

本文将从介绍数字散斑测量的原理、应用领域和发展前景等方面进行阐述。

一、数字散斑测量技术的原理数字散斑测量技术是基于散斑干涉原理的一种测量方法。

散斑是由于光波经过光学系统后在接收屏幕上产生的一种随机干涉图样。

在数字散斑测量中，通过对散斑图像进行数字化处理，可以获取到被测物体的形貌信息。

具体来说，数字散斑测量技术主要包括以下几个步骤：首先，通过激光器产生一束单色、高相干度的光源；然后，将光源照射到被测物体表面，形成散斑图像；接着，使用CCD相机等光学设备将散斑图像转化为数字信号；最后，通过数字信号处理算法，提取出散斑图像中的相位信息，进而得到被测物体的形貌数据。

数字散斑测量技术在光学领域有着广泛的应用。

首先，它可以用于光学元件的表面形貌检测。

光学元件的表面形貌对其光学性能有着重要影响，通过数字散斑测量技术可以实现对光学元件表面形貌的高精度测量，从而保证产品质量。

数字散斑测量技术还可以应用于光学镜头的定位和对焦。

在光学系统中，准确定位和对焦是保证成像质量的关键步骤，利用数字散斑测量技术可以实现对光学镜头的快速、精确定位和对焦，提高成像质量。

数字散斑测量技术还可以应用于光学薄膜的厚度检测。

光学薄膜的厚度对其光学性能有着重要影响，通过数字散斑测量技术可以实现对光学薄膜厚度的高精度测量，为薄膜制备提供可靠的数据支持。

三、数字散斑测量技术的发展前景数字散斑测量技术作为一种非接触、高精度测量技术，在光学领域有着广阔的应用前景。

随着光学元件、光学系统和光学薄膜等的发展，对于光学形貌、定位和厚度等的要求也越来越高，数字散斑测量技术将会得到更广泛的应用。

随着数字图像处理技术和计算机算法的不断发展，数字散斑测量技术在数据处理和分析方面也将得到进一步的提升。

未来，数字散斑测量技术有望实现更高的测量精度和更快的测量速度，为光学领域的研究和应用提供更好的支持。

式中：ϕ1=arg{I1}，ϕ2=arg{I2}，I1和I2分别为I1和I2的傅里叶变换。
条纹的周期和平移量的关系是：


Tx=| | ，Ty=| |
0
0
两次曝光的散斑图，每次选择一个小窗口区域进行傅里叶分析，逐点观察。这
种方法称为逐点分析法。
2、散斑照相术
全场滤波法
参见图 9-5，采用4f光学信息处理系统，两次曝光散斑图H置于输入面。当谱
场测量。
（2）采用数字图像处理技术使得散斑图的分析处理更加方便有效。
2、散斑照相术
2.3 数字散斑相关术
通过CCD等光电成像器件记录物体变形前后表面产生的散斑场的强度，
通过数字图像相关运算，提取物体表面位移场的信息。
若f(x,y) 和g(x,y)是物体变形前后表面散斑场的强度分布，则：
C(x, y)=∑f(x+m, y+n)g(m, n)
或形变)的散斑图，从中提取漫射表面位移或形变的信息.
图9-4 两次曝光的散斑图的记录和处理
a) 散斑图的记录 b) 对散斑图做光学傅里叶变换
2、散斑照相术
图9-4a为记录光路，总的光强分布为两个散斑图强度之和：
I(x,y)=I1(x,y)+I2(x-x0,y-y0)
经透镜傅里叶变换，在(u,ν)后焦面上观察到被散斑晕调制的条纹图样(见图 9-4b)，即：
采用相移技术,通过多幅干涉图的强度计算Δϕ，可实现相位分布的精确测量。
3、散斑干涉术
3.5 散斑测量振动
图9-10
用于振动分析的散斑成像干涉系统
参看上图，在一个成像光路中，激光照明物体粗糙表面，引入参考光与物体所成的
像干涉，采用CCD探测器作光强记录。

散斑干涉条纹测量系统设计散斑干涉条纹测量系统是一种非接触式三维测量技术，它通过利用光的干涉现象，对物体表面进行高精度测量。

该系统广泛应用于工业、制造、医疗等领域，具有高精度、快速、非接触等优点。

本文将着重介绍散斑干涉条纹测量系统的设计过程，包括系统的基本原理、硬件设备、软件编程等方面。

一、系统原理散斑干涉条纹测量系统基于光的干涉原理，通过光的空间相干性实现物体表面的测量。

主要包括两部分，散斑光源和干涉仪。

散斑光源是通过激光器、铁氟龙透镜、透镜、光圈等器材组合而成，能够在物体表面产生一系列随机排列的散斑点。

光照射于物体表面后，散斑点会因物体表面的形态而产生多种不同的偏移角度和干涉强度，形成干涉图案。

而干涉仪则通过反射镜、分束器、光电二极管等器材，将干涉图案转换为电信号。

当光束经过反射镜反射后，被分成两束光。

这两束光返回的光路不同，因此产生不同的光程差。

当它们再次汇合时，就会产生干涉。

光电二极管可将干涉条纹转换为电信号，并经过放大电路放大信号，最后由计算机处理并得到物体表面的三维信息。

二、硬件设备散斑干涉条纹测量系统的硬件设备主要分为散斑光源和干涉仪两部分，下面将分别进行介绍。

1. 散斑光源散斑光源是产生散斑点的光源，其主要组成部分如下。

（1）激光器。

激光器是产生激光束的装置，可通过调整激光器的波长、功率等参数，实现最优的测量效果。

（2）铁氟龙透镜。

铁氟龙透镜具有高折射率、低色散的特点，可以有效地减小色散引起的误差，提高系统的测量精度。

（3）透镜。

透镜用于调节和聚焦激光束，使其能够产生一定大小的散斑点。

（4）光圈。

光圈用于控制散斑点的大小和密度。

2. 干涉仪干涉仪主要用于将干涉图案转换为电信号，并通过计算机处理成三维信息。

其主要组成部分如下。

（1）分束器。

分束器（如菲涅耳透镜等）将反射回来的光束分成两束，并使其产生一定的相位差。

（2）反射镜。

反射镜用于反射光束，将其分成两束，然后经过分束器产生干涉。

实验四 电子散斑干涉测量散斑现象普遍存在于光学成像的过程中，很早以前牛顿就解释过恒星闪烁而行星不闪烁的现象。

由于激光的高度相干性，激光散斑的现象就更加明显。

最初人们主要研究如何减弱散斑的影响。

在研究的过程中发现散斑携带了光束和光束所通过的物体的许多信息，于是产生了许多的应用。

例如用散斑的对比度测量反射表面的粗糙度，利用散斑的动态情况测量物体运动的速度，利用散斑进行光学信息处理、甚至利用散斑验光等等。

激光散斑可以用曝光的办法进行测量，但最新的测量方法是利用CCD 和计算机技术，因为用此技术避免了显影和定影的过程，可以实现实时测量的目的，在科研和生产过程中得到日益广泛的应用。

一、实验原理1.激光散斑的基本概念激光自散射体的表面漫反射或通过一个透明散射体（例如毛玻璃）时，在散射表面或附近的光场中可以观察到一种无规分布的亮暗斑点，称为激光散斑（laser Speckles ）或斑纹。

如果散射体足够粗糙，这种分布所形成的图样是非常特殊和美丽的（对比度为1），如图1。

激光散斑是由无规散射体被相干光照射产生的，因此是一种随机过程。

要研究它必须使用概率统计的方法。

通过统计方法的研究，可以得到对散斑的强度分布、对比度和散斑运动规律等特点的认识。

图2说明激光散斑具体的产生过程。

当激光照射在粗糙表面上时，表面上的每一点都要散射光。

因此在空间各点都要接受到来自物体上各个点散射的光，这些光虽然是相干的，一种散斑场是在自由空间中传播而形成的（也称客观散斑），另一种是由透镜成象形成的（也称主观散斑）。

在本实验中我们只研究前一种情况。

当单色激光穿过具有粗糙表面的玻璃板，图1 经CCD 采集的散斑图象在某一距离处的观察平面上可以看到大大小小的亮斑分布在几乎全暗的背景上，当沿光路方向移动观察面时这些亮斑会发生大小的变化，如果设法改变激光照在玻璃面上的面积，散斑的大小也会发生变化。

由于这些散斑的大小是不一致的，因此这里所谓的大小是指其统计平均值。

激光实验报告he-ne激光器模式分析一．实验目的与要求目的：使学生了解激光器模式的形成及特点，加深对其物理概念的理解；通过测试分析，掌握模式分析的基本方法。

对本实验使用的重要分光仪器——共焦球面扫描干涉仪，了解其原理，性能，学会正确使用。

要求：用共焦球面扫描干涉仪测量he-ne激光器的相邻纵横模间隔，判别高阶横模的阶次；观察激光器的频率漂移记跳模现象，了解其影响因素；观察激光器输出的横向光场分布花样，体会谐振腔的调整对它的影响。

二．实验原理1.激光模式的一般分析由光学谐振腔理论可以知道，稳定腔的输出频率特性为：vmnq?l1/21lc[q?(m?2n?1)]cos-1[(1—)(1—)] r2?r12?l (17)其中：l—谐振腔长度； r1、r2—两球面反射镜的曲率半径；q—纵横序数； m、n—横模序数；η—腔内介质的折射率。

横模不同（m、n不同），对应不同的横向光场分布（垂直于光轴方向），即有不同的光斑花样。

但对于复杂的横模，目测则很困难。

精确的方法是借助于仪器测量，本实验就是利用共焦扫描干涉仪来分析激光器输出的横模结构。

由（17）式看出，对于同一纵模序数，不同横模之间的频差为：mn:mn?ll1/2 c1(?mn)cos-1[（1－）(1－)] （18） r1r22?l?其中：δm=m－m′；δn=n－n′。

对于相同的横模，不同纵模间的频差为q:q?c?q 2?l 其中：δq=q－q′，相邻两纵模的频差为q?c 2?l （19）由（18）、（19）式看出，稳定球面腔有如图2—1的频谱。

（18）式除以（19）式得ll?mn:mn1?(?m??n)cos-1[(1－)(1－)]1/2 r1r2??q?（20）设：mn:mnq ； s=1?cos-1[(1－ll)(1?)]1/2 r1r2 δ表示不同的两横模（比如υ00与υ比，于是（20）式可简写作： 10）之间的频差与相邻两纵模之间的频差之(?m??n)?? s （21）只要我们能测出δ，并通过产品说明书了解到l、r1、r2（这些数据生产厂家常给出），那么就可以由（21）式求出（δm+δn）。

Ｍｅ ｈｎｃ Ｌ ｂｒｔｒ ｏ ｔｅ Ｍｉｉｒ ｏ Ｅ ｕａｉ ｃａ ｉｓ ａｏａｏｙ ｆ ｈ ｎｓ ｙ ｆ ｄ ｃｔ ｎ， Ｔｏ ｇｉ ｔ ｏ ｎｊ
Ｕｎｉｅｓｔ ｖ ｒ ｉｙ，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ０ ２，Ｃ ｎ ） ｈｎｈｉ ０９ ２ ｈｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｓ ｒｎ ａ ｅ ｅ ｏ ｍａ ｉｎ ｆ ｉｈ － ｕ ｅ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｉ ｋ ｇ ｄ ｆ ｒ ｔ ｏ ｌ ｔｃ ｒ ｄ ｏ ｏ ｉ ｏ ｇ ｅ
ｄ ｆｅ ｅ ｔｃ ｎ ｉｉｎ ． Ｔｈ ＰＩ ｐ ｔｅ ｎ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ ｄ ｒｎ ｉｆ ｒ ｎ ｏ ｄ ｔ ｓ ｏ ｅ ＥＳ ａ ｔ ｒ ｓ ａ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ｕ ｉ ｇ ｓ ｒｎ ａ ｅ ｏ ｈ ｐ ｎ ｐ ． Ａｃ ｏ ｄｎ ｏ ｔ ｅ ｅ ｈ ｉ ｋ ｇ ｆ ｔ ｅ Ｔｙ ｅ Ｒ１ ａ ｄ Ｔｙ ｅ Ｒ２ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｓ ｈ
要用于对各种材料 、 结构 的面内、 离面位移及位移场
的测 量 以及分 析物 体 的振 动模 态 ， 可 以用 于 材料 、 还 结构 的无 损检 测 ［］ ５ 等．
笔者 运用 电子 散斑 干涉 测 试 技术 对 Ｒ ， Ｒ 两种
ｒ ｓｎ （ ｐ Ｒ １ ｎ ｐ Ｒ２） ａｅ ｅｉ ｓ Ｔｙ ｅ ａ ｄ Ｔｙ ｅ ｒ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ｎ ｅ ｔ ｅ ａ ｕ ｅ ｕ ｄ ｒ ｈ
型号 光 固化 复合树 脂填 充 到牙 体后 的 固化 收缩 量进 行 了精 确测 量． 出 了不 同情 况 下 Ｒ ， 型光 固化 给 Ｒ 复合 树 脂 固化 时 最 大离 面 收缩 量 与 时 间 的关 系 ， 并
且分 析 了影 响 复 合 树脂 收缩 变 形 的因 素． 复 合树 为
Ｌ Ｂｎ Ｉ ｉ 。 Ｇ ｏ ｉｏ ， ｕｂ ａ

谢谢！
由于转角产生的参考相位的改变x·4πtanθ/λ, 由于转角产生的参考相位的改变x·4πtanθ/λ, 前 后两次所得到的散斑图相减或相加就可以得到 载波条纹图。 考虑到被探测器接收到是离散化的信号, 考虑到被探测器接收到是离散化的信号,载波条 纹又可表示为I(i,j)=a(i,j)+b(i,j)cos[ω i+φ(i,j)],其中 纹又可表示为I(i,j)=a(i,j)+b(i,j)cos[ωci+φ(i,j)],其中 (i,j)表示像素位置;ω =4πtanθ/λ。 (i,j)表示像素位置;ωc=4πtanθ/λ。
假设任意相邻三个像素(M假设任意相邻三个像素(M-1,N), (M, N) 和(M+1, N)满足： N)满足： 则有：
将ωcM +φM看作未知位相,ωc作为相移步长,采用普通的三步相移算法可以计算 看作未知位相,ω 作为相移步长, 出ωcM +φM。设ωc=π/2 。设ω
由于运用空间载波相移法进行动态位相测试时,计算简单, 由于运用空间载波相移法进行动态位相测试时,计算简单,已经逐步引起研究者 的重视。但这种方法需假设被处理的若干相邻像素的位相相等, 的重视。但这种方法需假设被处理的若干相邻像素的位相相等,这样就会导致空间 分辨力下降和误差的产生。据此中国科技大学提出了一种减小位相测量误差的方 法,即:①采用二次曲线表示相邻若干像素的位相关系;②将位相的线性项和二次项表 采用二次曲线表示相邻若干像素的位相关系; 示成相移量误差的形式; 通过选择对相移量误差不敏感的算法, 示成相移量误差的形式;③通过选择对相移量误差不敏感的算法,除位相的线性和二 次项的影响, 次项的影响,提高测量精度。 空间载波相移法通过一系列的改进可以达到较高的测量精度, 空间载波相移法通过一系列的改进可以达到较高的测量精度,该方法以其能进 行动态位相测量、载波条纹图处理简单和潜在的高测量精度必将得到更广泛的应 用。

激光散斑干涉电子测量技术李康华（哈尔滨工业大学威海校区光电科学系，威海 264209）摘要：激光散斑干涉测量是根据与物体变形有内在联系的散斑图, 将物体表面变形测量出来。

本文介绍了激光散斑干涉技术的原理、检测方法及其应用。

从实验检测中,发现其是一种非常便捷、先进、并具有发展潜力的光测技术,能广泛应用在许多领域中,尤其是工业产品生产的领域中。

关键词:激光散斑干涉技术1 引言散斑现象早已被人们所熟悉,但是在激光问世之后才被深刻的了解,并且应用到许多的领域.激光是一种高度相干性的光源,当它照射在具有漫反射性质的物体表面,根据惠更斯理论,物体表面的每一点都可以看成一个点光源,从物体表面反射的光在空间相互叠加,就会在整个空间发生干涉,形成随机分布的,明暗相间的斑点,这些斑点成为激光斑点(speckle)[1].随着科技的发展，对散斑的深入研究，人们发现, 发现这些斑点的大小和位置虽然是随机分布，但是整体上斑点是符合统计学规律的。

在一点范围内，散斑场的运动是与物体表面上各点的运动一一对应的。

散斑的尺寸和形状, 与物体表面的结构、观察位置、光源和光源到记录装置之间的光程等因素有关。

当物体表面位移或变形时, 其散斑图也随之发生变化, 物体散斑虽为随机分布。

但物体变形前、后散斑有一定规律, 且常有物体表面位移或变形的信息。

散斑干涉计量就是根据与物体变形有内在联系的散斑图, 将物体表面位移或变形测量出来。

激光散斑干涉法测量物体变形，除了具备全息干涉法的非接触直观，可以遥感，全场性实时性外，还具备光路简单，对试件表面，实验条件要求不高，计算方便，精度可靠等特点[8-10]。

因此，激光散斑干涉电子测量技术在许多领域上都得到到了广泛的应用。

2 散斑干涉原理散斑干涉计量的全过程分为2 步: 第1 步应用相干光照射目标的粗糙表面, 记录目标表面位移信息的散斑图; 第2 步将记录的散斑图放在某一分析光路( 逐点分析或全场分析光路) 中, 把散斑图中传感的位移或变形信息分离出来, 进行定性或定量分析。

散斑干涉技术在测量中的应用散斑干涉技术是一种基于光学干涉原理的测量技术，利用光波的干涉现象来实现对物体表面形貌、位移、振动等参数的测量。

该技术具有测量精度高、非接触性强、适用范围广等优点，在工业、科研等领域得到了广泛的应用。

本文将重点介绍散斑干涉技术在测量中的应用，包括表面形貌测量、位移测量和振动分析等方面。

一、表面形貌测量散斑干涉技术在表面形貌测量中具有独特的优势，可以实现对物体表面微小形貌的高精度测量。

通过散斑干涉技术，可以获取物体表面的三维形貌信息，包括表面的高程、曲率等参数。

这对于工件的质量控制、表面质量评估具有重要意义。

在实际应用中，散斑干涉技术常常与数字图像处理技术相结合，利用计算机对采集到的干涉图像进行处理和分析，从而得到物体表面的形貌信息。

通过对比不同时刻的干涉图像，可以实现对物体表面的形貌变化进行实时监测和分析，为工艺控制和质量检测提供重要依据。

二、位移测量散斑干涉技术在位移测量领域也有着重要的应用。

通过测量物体表面的位移信息，可以实现对物体运动、变形等参数的监测和分析。

散斑干涉技术可以实现对微小位移的高灵敏度检测，广泛应用于微位移传感、振动分析等领域。

在位移测量中，散斑干涉技术可以实现对物体表面微小位移的实时监测，具有高灵敏度和高分辨率的特点。

通过对散斑图像的处理和分析，可以获取物体表面的位移信息，并实现对物体运动状态的精确控制。

这对于机械系统的振动分析、结构健康监测等方面具有重要意义。

三、振动分析散斑干涉技术在振动分析领域也有着广泛的应用。

通过对物体表面的散斑图像进行采集和处理，可以实现对物体振动状态的实时监测和分析。

散斑干涉技术可以实现对物体振动的高精度测量，为振动分析和结构动力学研究提供了重要手段。

在振动分析中，散斑干涉技术可以实现对物体振动模式、频率等参数的准确测量，为结构的动态特性分析提供重要数据支持。

通过对散斑图像的时域和频域分析，可以获取物体振动的频谱信息，进而实现对振动源的诊断和分析。