下载文档原格式
![新型电子散斑干涉仪[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/75228a05524de518974b7de5.png)
专利名称：新型电子散斑干涉仪专利类型：实用新型专利
发明人：宋菲君,俞蕾,于国明,冀平申请号：CN92239009.6
申请日：19921102
公开号：CN2151436Y
公开日：
19931229
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：该新型电子散斑干涉仪，具有连续、大幅度地调 节照明光束孔径角及连续、大范围地补偿物光光程的 功能，能适应于位于不同距离、具有不同尺寸的被测 物体，光功率的利用率高，照明均匀，物光光程获得完 全的补偿，干涉图反差高，调节方便，结构紧凑，性能 稳定。
适用于物体位移场、变形场和振动场的测量以 及材料、构件的无损检测。
申请人：中国大恒公司
地址：100080 北京市中关村路29号
国籍：CN
代理机构：北京大学专利事务所
代理人：陈美章
更多信息请下载全文后查看。
基于空间载波调制散斑干涉的低频振动测量技术摘要：在建筑、工业制造、生物医学和精密测量等许多应用领域中，低频振动测量越来越被人们所重视，而现有的测振方法或多或少存在一些不足。
文章提出一种基于空间载波调制的散斑干涉测振技术，将散斑干涉测量技术、同态滤波图像处理技术和连续图像采集技术等结合在一起，对物体的微位移低频振动的振幅、周期、频率等参数进行测量，绘制相应的振动曲线，并开发了相应的数据处理系统。
实验表明，该方法可实现全场非接触动态测量、精度较高，具有较好的实际应用前景。
关键词：低频振动；散斑干涉；空间载波中图分类号：O 436.1 文献标志码：A随着经济、科技的快速发展，建筑、大型水电工程、精密机械加工、船舶、汽车、航空航天、国防应用、生物医学等领域都不断向着高精度、高准确度方向发展，而低频振动测量在其中占有十分重要的地位，已成为必须认真研究和解决的重要课题[1]。
大多数情况下，低频振动所造成的影响是有害的。
工程上，低频振动往往破坏机器设备的正常工作，影响机器的精度，使用寿命，甚至造成机器损坏。
同时振动所产生的噪声也危害着人们的健康[2]。
所以低频振动测量越来越受到人们的重视，在长期的实践、探索和研究中，新的测量方法和手段也不断涌现。
目前国内外针对低频振动的测量方法大致可以分成三类：机械式测量方法，电测法和光测法[1]，但这些方法都有一些不足之处。
机械式测振法的测量精度较低，对微位移的低频振动不太适用。
电测法测量精度较高，但通常要与待测物体接触，在其上安装测振传感器，这会引入附加误差，而且对环境电磁场也比较敏感[1]。
光测法按照不同的测振原理可分为光学全息法、激光多普勒测振法、激光三角法、散斑干涉法等。
光学全息法要用到干板、胶片等做为底片，需要在暗室里进行冲洗，测量过程比较麻烦，在工程实际中应用较少[2]。
激光多普勒测振法在待测物体振动方向随机改变时，由于差频都为正值，故不能确定振动方向。
激光三角法测振对探测器的灵敏度要求较高，且受透镜焦距的影响，对测量距离较远的低频振动无法测量[2]。
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。
武汉轻工大学毕业设计（论文）论文题目：基于激光散斑进行位移测量院系: 电气与电子工程学院学号: 101204222姓名: 王斌专业: 电子信息科学与技术指导老师: 李丹二零一四年五月摘要用散斑法测量无题的位移、应变、振动、等是散斑法在实验力学中的主要应用之一。
这种测量方法不但有非接触的优点，而且可以测量面内及离面的位移。
物体表面以及内部的应变、比较圆满地解决振动与瞬变的问题。
本文主要介绍了散斑测量技术的发展情况，对激光散斑的特性进行了系统的分析。
激光散斑测量法是在全息方法基础上发展起来的一种测量方法,这种方法具有很强的实用价值。
散斑位移测量不仅可以实现离面微位移的测量,也可以进行面内微位移测量。
主要是对面内微位移进行了测量研究,利用设计的测量系统将物体发生位移前后的散斑图由CCD记录下来,分别用数字散斑相关法和散斑照相法对散斑图像进行了分析处理,并得出了相应的结论。
最后,对以上两种测量法的特点和测量误差产生的原因都作了简单的分析和比较。
关键词：激光散斑；位移测量；数字图像处理；位移散斑图AbstractOne main application of the speckle measurement method in experimental mechanics is to measure the displacement, strain, vibration and so on. This method can not only processed non-contact measurement, but also can measure the in-plane or out-plane displacement and transient. In this paper, we introduced the development of speckle measurement technique, and systemically analyzed the characters of speckle.The laser speckle based on holography is of great practical value and can measure micro-displacement. In surface micro-displacement is focused on in this paper. The two laser speckle patterns are respectively shot before and after the object is moved. Digital speckle correlation method and speckle photography are used to measure a small displacement moved along x or y axle. The above two methods are compared at the end of the paper.Keywords:laser speckle; displacement measurement; digital image process; displacement of speckle pattern目录第1章绪论............................................1.1课题研究的背景和意义..............................1.2激光散斑测量方法的应用............................ 第2章激光散斑测量的基本理论...........................2.1激光散斑的基本概念................................2.2散斑的成因及类型..................................2.2.1散斑的成因2.2.2散斑的类型2.3激光散斑光强分布的相关函数的概念..................2.3.1自相关函数.....................................2.3.2两个散斑场光强分布的互相关函数第3章激光散斑测量方法3.1激光散斑位移测量..................................3.1.1 散斑照相法3.1.2 激光散斑数字相关3.2 测量微小位移实验系统3.2.1 实验内容3.2.2 设计方法3.2.3 数据处理及心得结论................................................. 致谢................................................. 参考文献.................................................武汉轻工大学本科毕业设计（论文）第1章绪论1.1 本论文的背景和意义传感技术、计算机技术和通信技术共同构成信息技术的三大支柱。
电子散斑干涉实验[引言]用激光照射物体表面时，在表面前方空间形成随机分布的明暗点，称之为散斑。
散斑随物体表面的变形或移动而运动，记录物体变形前后两个错动了的散斑图并进行比较分析，可以实现物体表面位移的高精度测量。
[实验目的]1．了解电子散斑干涉实验原理。
2．了解并熟悉仪器和光路布置，学会光路的调整方法与步骤。
3. 完成周边固支中心加载圆盘试样的离面位移的观察与测量分析试验。
[实验原理]散斑干涉是被测物体表面散射光所产生的散斑与另一参考光相干涉，两束相干光到此点的光程差，决定了合成散斑场中亮度的细节分布。
当物体发生位移或变形时，光程差也发生变比，如果光程差的变化是照射光波长的整数倍时，则此处斑的亮度不变，将变形前后的两幅散斑图相减，这些位置出现暗条纹，也称相关条纹。
所以相关条纹就是光程差变化等于波长整数倍的那些相关点的轨迹，可以算出相关条纹所代表的位移量。
电子散斑干涉仪的实验光路如图1所示。
He-Ne激光器发出的激光，波长为632.8nm，经分光镜分成物光束和参考光束两束，参考光经过反射到达另一扩束镜，发散后通过半反半透镜反射进入CCD摄像机。
物光束经过扩束镜发散后照射试样的表面，试样表面反射的物光经成像透镜成像，也通过半反半透镜进入CCD 摄像机，将两个光路的混合图像送入计算机。
图1 散斑干涉离面位移测量的实验光路双光束散斑干涉法中两束相干光相干涉，合成散斑场中亮度的细节分布，决定于两束相干光到此点的光程差。
设散斑干涉所需要的物光和参考光在相平面上的波前可以分别表示为()()()[]t y x i y x a t y x A ,,exp ,,,ϕ= (1)以及()()()[]t y x i y x b t y x B ,,exp ,,,ψ= (2)其中a 、b 分别表示物光和参考光的振幅，ϕ、ψ分别表示物光和参考光的位相。
物光和参考光（在相平面上）叠加干涉形成散斑场，其光强为（省略坐标与时间t y x ,,）()ψϕ-++=cos 222ab b a I (3)当被测物体变形后，物光的光程发生变化，产生光程差δ，对应的位相改变量为ϕ∆，而参考光的位相保持不变，所以物光和参考光叠加干涉后的光强成为()ϕψϕ∆+-++=cos 2'22ab b a I (4) 变形前后的两个图像均由CCD 实时采集并送入计算机进行处理。
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。
实验十一电子散斑一、实验目的1.加深理解散斑照相的基本原理；2.学会拍摄散斑图及其再现处理。
二、实验原理1.散斑当用激光束照亮物体表面时，物体上的各点对激光进行散射，由于激光的相干性，散射光在周围空间某点上的光强取决于物体各点散射到此点的光振动干涉的结果。
又因物体表面的不规则性，造成了物体周围空间各点光强的起伏变化，在空间暗的背景上形成了许多形状、大小无规则分布的颗粒，我们把这种颗粒斑称为散斑，即散斑是无规则波前的干涉图样。
在全息照相技术中，散斑是作为噪声来对待的，后来人们发现散斑场可作为信息的载体，并应用于干涉计量和图像处理等许多方面。
2.散斑照相散斑是无规则波前的干涉图样，可作为信息载体，随着散斑照相技术的发展，在机械形变、位移、医学、天文和图像处理等许多领域中得到了广泛地应用。
散斑照相可分两步进行，第一步是拍摄散斑图，其光路示意图如图1所示：第二步是散斑图的再现，通常有两种方法，一是全场分析法，应用傅里叶变换透镜，在后面的焦平面上观察散斑图的频谱分布；另一种是逐点分析法，是一束细激光束照射经二次曝光的散斑底片，在其后距离为L 处平行放置一个观察屏，从屏上看到的只是一个小区域的频谱，把位移前和位移后的两个散斑对看成杨氏干涉中的两个相干光源，因此，在距离散斑底片L 处的观察屏上看到杨氏条纹，见图2。
三、实验内容1.拍摄计算位移量的散斑图；2．暗房中完成显影和定影；3.计算位移量采用聚焦法测量物体的面内位移，对拍摄的经显影定影后的散斑底片进行逐点法再现。
在距离散斑底片L 处的屏上产生杨氏条纹，通过对杨氏条纹的测试，并利用公式：S Lu λ=其中 u:位移量 S ：条纹间距 λ：波长可计算出物体面内位移量，其位移量方向与条纹方向垂直。
基于LabVIEW的电子散斑干涉图像处理系统林振衡;宋骆林;黄元庆【摘要】传统基于MATLAB的电子散斑干涉(electronic speckle pattern interferometry,ESPI)图像处理方法无法实现对多帧散斑图的自动批处理,不能满足微小振动实时测量的要求.根据LabVIEW与MATLAB软件的特点,采用Lab-VIEW 与MATLAB混合编程,设计了一种基于LabVIEW的载波电子散斑干涉(carrier electronic speckle pattern interferometry,CESPI)图像自动处理系统.该系统通过运行LabVIEW的MATLAB script节点,调用MATLAB中的散斑图像处理程序,实现对一组振动测量散斑图的自动处理,并显示测量的振动参数和曲线.实验表明该系统具有界面直观、操作方便、运算快速和自动批处理的优点.%The conventional electronic speckle pattern interferometry (ESPI) image processing methods based on MATLAB couldn't realize multiframe speckle pattern automatic image processing batch,and couldn't meet the microvibration measuring demand. According to the characteristics of LabVIEW and MATLAB, a carrier electronic speckle pattern interferometry (CESPI) automatic image processing system based on LabVIEW was proposed. The system adopted the mixed programming of LabVIEW and MATLAB. Through running the MATLAB script node in Lab VIEW, it could invoke speckle pattern images processing programs in MATLAB. It could batch process a group of vibration measurement speckle pattern images,and show the vibration parameters and cure. The experiment result shows that the system has some advantages,such as intuitiveinterface,convenient operation,fast arithmetic and automatic processing batch.【期刊名称】《厦门大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(052)001【总页数】5页(P43-47)【关键词】图像处理;载波电子散斑干涉;振动测量;LabVIEW【作者】林振衡;宋骆林;黄元庆【作者单位】莆田学院电子信息工程系,福建莆田 351100;莆田学院电子信息工程系,福建莆田 351100;厦门大学物理与机电工程学院,福建厦门 361005【正文语种】中文【中图分类】TP317.4电子散斑干涉（electronic speckle pattern interferometry，ESPI）作为一种先进的光力学测量方法，由于具有全场非接触、无需光学平滑表面、高精度和灵敏度等优点，被广泛应用于对大型水轮发电机组、桥梁、高楼和大坝等大型工程结构实时振动监测和故障诊断的研究.但现有研究主要侧重于ESPI测量方法研究，关于电子散斑图像自动处理方法的研究还较少.本文以载波电子散斑干涉（carrier electronic speckle pattern interferometry，CESPI）振动测量为例，介绍了一种基于LabVIEW与MATLAB混合编程设计散斑干涉图像自动处理系统的方法. CESPI是一种简单实用的ESPI技术，由于只需一幅或两幅被测物体的载波相关条纹图便能解调出高精度的离面位移量，因此特别适合于动态微小振动的非接触无损测量，受到许多专家学者的关注［1－3］.研究表明：采用同态滤波和Fourier变换以及频谱旁瓣共轭消差法进行CESPI相位解调［4－5］，能有效消除频谱旁瓣偏移引起的测量误差，获得高精度的全场离面位移量信息.然而，目前在应用图像处理技术对一组动态CESPI干涉图进行Fourier变换相位解调时，需要在图像处理程序中人为设定每一幅散斑条纹图的频域滤波参数，因而严重影响了相位解调的速度，无法满足实时动态振动测量要求.为了解决该问题，本文提出了一种基于LabVIEW的CESPI振动测量图像自动处理系统.1 CESPI振动测量原理测量离面振动的CESPI光路如图1所示，并采用偏转参考面法进行载波调制.由He－Ne激光器发出的一束激光，经扩束准直后被分光镜（BS）分成两束，其中一束照射到待测物体表面，散射后形成物光散斑场；另一束通过参考面反射回去后，形成参考光波，两者在电荷耦合器（CCD）靶面上叠加形成新的散斑场I0.当参考面绕中心点沿x轴（或y轴）偏转一个微小的角度Δα后，则形成散斑载波干涉散斑场I1.当被测物体发生离面振动后，用CCD摄像机连续拍摄下振动变形散斑场视频，经视频转换图片处理后，获得一组振动变形散斑场图片I20、I21、…、I2n.将载波前后的两幅散斑图相减，可获得变形前载波相关条纹图I1－0，而将变形后的散斑图与初始散斑图相减获得变形后载波散斑条纹图I2n－0，对应的光强方程如下：其中：A（x，y）＝4a1a代表物光和参考光的振幅大小；B（x，y）＝sin（φ1－φ2＋πf0x）为物光和参考光相位差引起的高频噪声分量；C（x，y）＝sin（πf0x）为偏转载波引起的低频分量物光和参考光相位差引起的高频噪声分量；C′（x，y）＝为偏转载波和离面形变共同作用引起的低频分量；Δφ为物体发生微小离面位移后引入的附加相位差；f0是参考面偏转后引入的沿x轴方向的空间载波频率［6］.图1 CESPI光路图Fig.1Beam path of CESPI当CCD工作在录像模式时，其曝光间隔时间是相等的，因此通过连续提取被测物面某点的振幅信息，并做插值处理，可获得被测点的振动曲线及其振动参量.针对传统基于MATLAB的ESPI图像处理方法无法实现对多帧散斑图的自动批处理，为了提高图像处理速度，实现对振动参量的实时测量，本文将Lab－VIEW和MATLAB软件相结合开发了CESPI图像自动处理系统.通过该图像处理系统，可以在软件界面上快速观测和设定频谱旁瓣中心位置参数、带通滤波窗口参数，批量处理连续多帧动态电子散斑相关条纹图，并获得被测物体微小离面振动的幅值、周期和频率信息.通过对I2n－0采用同态滤波、Fourier变换和频谱旁瓣共轭消差相结合的相位解调法［5］，可获得每帧变形散斑场所对应的全场三维离面位移量Δs，也即CCD 曝光时刻被测物面各点的振幅信息，其中：2 基于LabVIEW的散斑图像处理系统的设计由于MATLAB软件支持ActiveX自动化技术，通过使用MATLAB自动化服务器功能，可在其他应用程序中执行MATLAB命令，并与MATLAB的工作空间进行数据交换［7］.而LabVIEW本身也提供了与MATLAB接口的组件对象模型（COM）控件，可以直接调用 MATLAB程序［8］.利用 MATLAB与Lab－VIEW进行混合编程可充分发挥两者的优势，开发出高效率虚拟仪器.一方面，可通过LabVIEW设计的用户图形界面来进行数据采集和数据输出显示；另一方面，也可充分利用MATLAB程序后面板所提供的算法对数据进行分析和处理.目前，LabVIEW和MATLAB混合编程的实现方法主要有：1）利用MATLAB script节点调用MATLAB算法；2）利用COM组件调用MATLAB算法；3）利用动态链接库技术调用MATLAB算法.在上述3种方法中，动态链接库法不适合调用MATLAB进行图像处理；COM组件法适用于大型系统设计；MATLAB script节点法可快捷方便地完成图像处理功能，满足小型高效图像处理系统的开发要求.因此，本文采用MATLAB script节点法设计CESPI图像自动处理系统，该系统组成框图如图2所示.图2 图像处理系统组成框图Fig.2Block diagram of image processing system各模块功能如下：视频转换模块也即“视频转图片及图片处理路径设置模块”，用于将视频文件转化成图片文件，并设置文件存储路径；图像预处理模块用于对相减后的图像执行图像增强、中值滤波等预处理操作；离面位移测量模块实现频域同态滤波处理、Fourier变换相位解调、频谱旁瓣共轭消差、相位提取和解包络运算和位移图像重建，获得振幅测量信息；低频振动测量模块用于计算和显示离面振动的幅值、周期和频率等参数，并获得振动曲线.各模块的LabVIEW程序主要由具有交互式的用户接口（前面板）和用图形方式表示的源代码框图（后面板）构成，具体设计如下.2.1 视频转换模块该模块LabVIEW程序面板如图3所示.前面板的上半部分是视频图片转换子模块，其左端的布尔开关控件用于执行视频转图片程序，中间2个路径控件分别用来提供待转换的视频地址和转换后序列图片的保存地址，最右端是一个数值显示控件，显示转换视频的帧数.该模块的后面板，最外层是一条件结构，通过布尔开关输入条件，布尔值为真时，执行视频转换，该帧里面是一个 MATLAB script节点，框内是 MATLAB视频转换图片的代码.2.2 图像预处理模块图像预处理模块的LabVIEW程序面板如图4所示.前面板由4个布尔开关控件和预处理结果显示界面组成.布尔开关控件分别用于对相减后的图像执行对比度增强、中值滤波、图像二值化等图像预处理操作.图像二值化开关控件旁边还设有数值输入控件，用来设置二值化的阈值.下方的数值输入控件，用于设置右边显示的处理后图片的放大和缩小比例.后面板的最外层为一条件结构，通过一个布尔开关控制是否执行这个模块的程序.当输入条件为真时，框图里显示的是6帧式层叠式顺序结构，前5帧分别是图片相减子模块、对比度增强子模块、中值滤波子模块、图像二值化子模块、处理后图片显示保存子模块.通过这些子模块的处理，有效地消除了图像噪声，提高了图像的对比度.该顺序结构的最后一帧对应下一模块——离面位移测量模块.2.3 离面位移测量模块离面位移测量模块的前面板如图5所示，左上角的布尔开关控件控制是否单独执行该模块，路径控件用于输入单独处理的图片的地址.左边的8个数值输入控件，用于设置对应滤波器的窗口宽度.右边的2个数值输入控件，分别用于设置需显示的位移坐标，对应的位移值显示在旁边的数值显示控件中，另外一个显示控件则提供了最大的位移值.通过在该模块的后面板中自动调用频域同态滤波处理、Fourier 变换相位解调、旁瓣共轭消差、相位提取和解包络运算和位移图像重建等MATLAB程序代码.该模块的后面板框图在图5的第6帧内，为一个MATLAB script节点.图5 离面位移测量模块前面板Fig.5Front panel of out－of plane displacement mode2.4 振动测量模块振动测量模块前面板左上角的数值输入控件用于设置CCD的扫描频率，该值的倒数就是振动曲线时间轴的间隔，下面有24个位移输入控件，用于输入对序列图像进行处理得到的序列位移值.后面板如图6所示，系统首先通过创建数组虚拟器（VI）将序列位移值组成位移数组，然后通过创建波形VI将该位移数组和CCD扫描频率的倒数合成波形信号，经波形图显示控件显示在前面板上.图6 振动测量模块后面板Fig.6Back panel of vibration measurement mode 3 实验实验时，首先利用CESPI振动测量系统获得初始散斑干涉图和一段载波调制后的微小振动过程视频，具体步骤如下：1）拍摄一幅由物面漫反射光和参考面反射光在CCD靶面上相干涉形成的初始散斑图；2）调节参考镜面支架的微调旋钮，使其偏转一微小角度，引入载波信号；3）调节函数信号发生器产生频率为3Hz，峰峰值为8V，直流偏置为4V的正弦波信号，驱动MTp 200／5×5／40型压电陶瓷微位移致动器，从而控制与之相连的粗糙物面做周期性离面振动；4）设置CCD的扫描频率为每秒25帧，拍摄时长约为1s的低频振动散斑场视频. 然后利用基于LabVIEW的散斑干涉图像处理系统进行自动处理，获得振动信息，具体过程如下：先将视频转换成一组图片，经与初始散斑图作相减处理，获得一系列载波相关条纹图；再经图像预处理模块和离面位移测量模块处理后，获得振动过程在CCD各曝光时刻被测物面的离面位移信息；最后，经振动测量模块处理获得振动曲线.处理结果如图7所示.图7 振动曲线Fig.7Curve of low frequency vibration由图7可见，测得的振幅峰峰值为1.383μm，频率约为3.12Hz.与施加的振动参数（振幅峰峰值1.4 μm；振动频率3Hz）相比较，振幅峰峰值的相对误差为1.2%，振动频率的相对误差为4.0%.测量获得的振动参数与实际施加的振动参数基本吻合.测量系统如果能采用高速CCD拍摄，增加振动周期内的振动散斑场的视频帧数，则振动曲线上的采样点也将相应增加，测量精度可进一步提高.4 结论本文开发的CESPI图像自动处理系统，采用混合编程方法设计，充分利用了LabVIEW的图形化编程能力和MATLAB高效稳定的科学计算能力，相比直接利用MATLAB进行图像处理，具有界面直观、操作简单快捷、运算速度快和可自动化批处理的优点，能有效地提高图像处理的效率，方便了微小离面振动的实时测量.该方法对其他类型的电子散斑干涉图像处理系统的设计具有一定的参考价值.【相关文献】［1］孙平，范香菊，王兴海.基于大错位方棱镜的三维载频电子散斑干涉技术［J］.光学学报，2011，31（4）：173－178.［2］Yu F，Cho J T，Quan C G，et al.Wavelet analysis of speckle patterns with a temporal carrier［J］.Applied Optics，2005，44（6）：959－965.［3］李凯，张大治，王晶晶，等.基于二维连续小波变换的ESPI条纹图相位提取方法［J］.光学学报，2010，30（3）：733－738.［4］林振衡，黄元庆.载波电子散斑干涉频谱旁瓣中心偏移的克服方法［J］.厦门大学学报：自然科学版，2011，50（3）：563－569.［5］林振衡，黄元庆.基于同态滤波的载波ESPI图像处理方法［J］.厦门大学学报：自然科学版，2009，48（6）：818－822.［6］孙平，黄珍献，刘菲.电子散斑干涉载频调制形貌测量技术［J］.光电子·激光，2008，19（4）：525－527.［7］张燕，马永杰，袁秋林.Visual C与 MATLAB混合编程方法及其实现［J］.西北师范大学学报：自然科学版，2008，44（6）：35－37.［8］裴锋，汪翠英，李资荣.基于LabVIEW的虚拟仪器算法解决方案［J］.自动化仪表，2005，26（8）：63－65.。
