干涉法在船体角度变形测量中的应用

本文提出了一种用光栅干涉产生的莫尔条纹进行角度变形测量的新方法 ,从莫尔条纹的数学模型入手分析了测量原理 ,可通过测量莫尔条纹的宽度或者倾角进行船体角度变形的测量 ,并进行了精度分析 ,试验表明 ,在± 30′的视场范围内 ,系统精度达到 1 5″。     

莫尔条纹的高精度细分技术研究

为提高船体扭转角变形的测量精度,依据条纹宽度变化求测量扭转角的原理,研究莫尔条纹宽度变化与测量精度的关系,得出增大莫尔条纹宽度可提高测量精度的规律;为克服增大条纹宽度受限于CCD感光面积的不足,采用莫尔条纹图像亚像素细分方法,使条纹宽度测量的最大误差达到0.036pixel,扭转角测量精度提高到1.2″.     

基于泰伯-莫尔效应的滚转角测量方法及其图像处理

针对同一物体首尾或不同位置的滚转角测量,提出了一种基于泰伯-莫尔效应的测量方法,其主要原理是利用Ronchi光栅形成的泰伯像与第2块Ronchi光栅形成莫尔条纹,两个光栅的夹角即为滚转角,泰伯-莫尔条纹的宽度和倾角会随滚转角的变化而变化,通过对泰伯-莫尔条纹宽度和倾角的计算可获得光栅副滚转角的大小.基于以上方法,建立了一种滚转角测量系统,并对条纹图像进行处理与分析.理论分析和实验结果表明该方法可以实现±5 400 arcsec范围内滚转角的测量,并且最小分辨力为0.78 arcsec.     

虚拟光栅变频投影三维测量技术的研究

虚拟光栅变频投影三维测量技术采用多光束干涉条纹形成虚拟余弦光栅,将虚拟余弦光栅投影到被测物体上得到被物体形貌调制的变形虚拟光栅。通过调整多光束干涉的楔角改变虚拟光栅频率,将两幅不同频率的变形虚拟光栅经过光学接收系统成像在CCD像机上,对CCD像机记录的变频变形光栅图像进行综合处理从而获取被测物体的三位形貌。本文给出了这种测量技术的原理,实验结果表明,采用变频虚拟光栅投影三维形貌测量技术可以有效地解决三维测量中被测物体高度变化率过大引起相位展开困难的问题。     

莫尔偏折技术用于测量镜片屈光度的研究

本文从莫尔偏折技术的基本原理出发,结合镜片屈光度的概念,分别从泰伯效应与光栅遮光阴影原理相结合以及菲涅耳-基尔霍夫理论的角度推导了变形后的莫尔条纹倾角与被测镜片屈光度的关系.两种方法推算结果是一致的,即:镜片的屈光度与透过镜片后产生的莫尔条纹的倾角的正切成正比.对影响镜片屈光度测量误差的几个参量进行了讨论,理论分析表明,选用合适的光栅周期,设定合理的两光栅间夹角,莫尔偏折技术用于测量低屈光度及中高屈光度的镜片具有很高的测量精度.最后给出了测量单光镜片,非球面镜片和渐进多焦点镜片的莫尔条纹图,并进行了分析讨论.     

用虚光栅移相莫尔条纹法测量光学元件的角度偏差

引入一种处理静态干涉图的新方法———虚光栅移相莫尔条纹法,详细介绍了此方法的原理。它是一种基于虚光栅技术、移相技术和莫尔技术的载频图像处理方法,用这种方法处理一幅加有载频的干涉图时,可以实现干涉条纹移相的效果,且没有移相误差。以玻璃立方体楔角为例,介绍了虚光栅移相莫尔条纹法在光学元件的角度偏差测试方面的应用,给出了实验结果,并与ZYGO的测试结果进行比对,结果吻合,从而证实了这种方法的可行性。测量精度可达到0.1″,因此可应用于对角规精度的标定。     

干涉条纹小数的测量

对高精度干涉条纹小数测量的方法进行了系统的介绍.就干涉条纹小数的定义、暗条纹中心的确定、量块中心长度测量的起始和终了位置进行了较全面的分析,实现了不确定度为2 nm的干涉条纹小数的测量.引用实验与国际比对结果理论分析予以验证.     

双衍射光栅位移传感器原理及应用

介绍了一种双衍射光栅位移传感器,给出了其基本结构,并从多普勒效应的角度分析了其工作原理,给出了双衍射光栅产生的干涉条纹的接收方式和相应的光电信号的处理方法。该传感器与精密位移工作台组合成的表面粗糙度测量系统,对粗糙度样板进行了实测,结果表明该传感器能满足表面粗糙度测量要求。     

基于扩展宽带光双光栅干涉的屈光度测量研究

提出了一种屈光度的扩展宽带光双光栅干涉测量方法。基于Talbot效应与Moire效应理论,推导出单、复色扩展光源下干涉场强度分布公式,从而表明当光源到第一面光栅与第二面光栅到观察屏距离相等时,干涉场光强分布与光源波长无关。仿真分析了扩展光源下双光栅系统参数对莫尔条纹对比度的影响,结果表明：当系统中光源宽度选定为4 mm、光栅周期选定为0.2 mm、两光栅之间的夹角选定为1.9°、两光栅之间的空间距离选定为6.5 mm时,可以获得较好的干涉条纹对比度。构建了屈光度测量系统,对屈光度为-1 m^-1、-3 m^-1、1 m^-1、3 m^-1的镜片进行实验测量,重复测量10次,测量结果的峰谷值偏差为0.0064 m^-1,是测量结果平均值的0.28%。实验结果表明：扩展宽带光双光栅干涉方法能实现镜片屈光度的高精度低成本测量。     

一种新型位移与角度同时测量系统的设计

为了消除悬臂梁移动时产生的阿贝偏角误差,设计了一种可同时测量角度与位移的精密测量系统．首先,在激光干涉原理的基础上,通过改变光路将角度转换为可以反映干涉系统中光程差变化的位移量．其次,采用压电陶瓷（PZT）驱动柔性铰链机构,产生运动的干涉条纹．最后,采用四细分条纹计数辨向方法,进行运动干涉条纹的接收与处理实验,结果表明：在条纹宽度处于合适值时,系统满足了对阿贝偏角精密测量的要求．     

直角棱镜干涉测角法的研究

干涉法不仅能测量直角棱镜的|△90°|和塔差|γA|,而且能简便精确地测量△90°、△45°和γA.这些会给光学冷加工在角度修改时带来方便.本文叙述了测量的原理和方法.     

基于反向条纹投影的多投影显示系统几何校准

多投影器大屏幕显示系统的一项关键技术是如何实现多个投影器的精确校准。本文提出一种基于反向条纹投影原理的,简单、快速、高精度的校准方法。该方法通过投影正弦条纹测量屏幕相位分布,建立投影器和摄像机像素之间的几何传递关系,然后根据期望图像为每个投影器产生各自的投影图像。该方法仅需一部摄像机,并且无须对它或投影器进行标定,屏幕也无须是平面。实验结果表明,在摄像机方向观察可以得到几何校准良好的图像,校准精度可达到亚像素级。     

金属材料弹性模量的简易测量方法

根据试样的弹性变形和载荷之间的关系,使用通用量具有测量试样的有关尺寸和变有量,并以其计算和测定金属的弹性模量。     

大爆破对水工圆形隧洞影响的动态光弹性实验研究

论证了大爆破对水工隧洞的作用与影响,该问题可近似按弹性平面应变问题处理分析,在此简化前提下,进行了动态光弹性模型实验研究。文中介绍了该研究的试验方法与技术特点;得出在爆炸荷载作用下全过程模型动态应力等色线条纹图,揭示与解说了隧洞的爆炸动态响应应力变化过程;求得模型隧洞拱顶最大拉应力条纹整级数Ｎ_（ｍａｘ）与隧洞直径Ｄ对隧洞至爆源距离Ｒ的比值（即Ｄ／Ｒ）之间的关系,根据试验资料与模拟相似关系,给出了爆炸条件下估算圆形隧洞最大爆炸拉应力的经验表达式,该式可供工程应用与理论分析参考。     

大爆破对水工圆形隧洞影响的动态光弹性实验研究

论证了大爆破对水工隧洞的作用与影响，该问题可近似按弹性平面应变问题处理分析，在此简化前提下，进行了动态光弹性模型实验研究。文中介绍了该研究的试验方法与技术特点；得出在爆炸荷载作用下全过程模型动态应力等色线条纹图，揭示与解说了隧洞的爆炸动态响应应力变化过程；求得模型隧洞拱顶最大拉应力条纹整级数Ｎ_（ｍａｘ）与隧洞直径Ｄ对隧洞至爆源距离Ｒ的比值（即Ｄ／Ｒ）之间的关系，根据试验资料与模拟相似关系，给出了爆炸条件下估算圆形隧洞最大爆炸拉应力的经验表达式，该式可供工程应用与理论分析参考。     

An identification method of mechanical properties of materials based on the full‐field measurement method based on the fringe pattern

With the development of image processing technology, optical methods based on fringe patterns, for example, the grid method, electronic speckle pattern interferometry, moiré techniques (including moiré interferometry and digital moiré), and coherent gradient sensing, have become useful techniques for measuring the full‐field deformation of materials and structures. An important application of these techniques is to offer deformation fields for extracting constitutive parameters in the inverse methods. In this paper, we proposed a novel inversion method based on fringe patterns (IMFP), which can be used to identify constitutive model parameters by comparing simulated fringe patterns obtained using the finite element method with experimentally measured fringe patterns. The feasibility and identification accuracy of IMFP were evaluated through numerical experiments, and an additional series of numerical tests were conducted to analyse the noise immunity of IMFP and its sensitivity to the number of constitutive model parameters. Finally, IMFP was applied in the identification of the mechanical parameters of selective laser melting three‐dimensional printed stainless steel.     

浮筏隔振系统的非共振响应分析

建立了筏架和基础板均为弹性体的浮筏动力学方程,分析了隔振器的非线性刚度对系统动态特性的影响。在线性条件下,通过刚柔耦合软件仿真,验证了建模理论的合理性,并通过功率流方法,对结构能量的传递进行了分析。在非线性条件下,隔振器具有立方非线性的刚度项,利用多尺度法研究系统发生内共振等条件,同时通过数值方法计算分析了系统在单频和多频激励下的非共振响应。研究结果表明:线性和非线性条件下的柔性浮筏隔振系统,其动力学特性区别明显。非线性条件下,筏架的刚柔程度显著地影响系统特性,而线性条件下的低频段,该影响较小。同时非线性条件下的系统存在较为复杂的谐波及倍周期现象。     

薄膜厚度的自动检测

本文提出一种薄膜厚度自动测量的新方法，文中介绍了它的工作原理，给出了实测数据．实验表明，这种方法具有测量准确度高和效率高的特点．     

经纬仪自动补偿器修理及调修技术

本文主要论述了经纬仪自动补偿器损坏后的修理技术问题和自动补偿器的修理胎具的研制以及使用修理胎具的方法 ,运用该项技术可以减少修理环节、缩短修理时间 ,对经纬仪自动补偿器的修理、校准具有很高的实用价值。     

光栅投影轮廓术的精度分析及应用

介绍了彩色面结构光栅投影轮廓术的基本原理,该原理在投影光栅方面采用正弦编码的投影光栅,这样可以采用快速的直接光栅条纹解调的方法,实现了对被测物体单视角数据的测量,并对标准台阶进行了测量.分析了测量过程中存在的误差及其产生的原因;并针对各种误差提出了相应的改进或克服方法;最后,使用该方法对具有复杂自由曲面的脚型进行了测量,实验结果表明:该方法能够快速,准确地获取被测物体的三维数据.