电子散斑干涉检测技术的研究

论文摘要

电子散斑干涉技术简称ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry),是以激光技术、视频技术、计算机图象处理技术、全息干涉和散斑干涉技术等相结合的一种现代光学测量技术,被广泛应用于无损检测(NDT),光学粗糙表面位移,变形测量,振动分析等领域。本文阐述了散斑干涉计量技术的发展概况及ESPI在无损检测方面的应用,分析了散斑成因和散斑测量的基本理论,并重点介绍了本文中所运用的参考光束型ESPI检测系统组成。针对散斑干涉条纹图充满大量噪声的特性,本文研究了基于去噪算法的ESPI条纹骨架提取,干涉条纹经过滤波去噪、二值化、细化、拟合等处理以后,可得到满意的条纹骨架线。并采用搭建的ESPI系统对试件离面位移进行了实验测量,经过图像、数据处理后可实现试件位移的三维重构。在工业环境测试现场,会有很多引起ESPI不稳定的干扰,双脉冲ESPI用减少曝光时间和间隔来提高稳定性,但由于条纹图的生成方式是相加模式,条纹质量不高,被淹没在低频噪声中。本文对双脉冲ESPI进行了研究,由于条件限制,运用连续波激光器模拟相加型双脉冲ESPI条纹的产生,并设计了相应的硬件滤波系统进行处理,可得到条纹图。由此得出的结论完全适用于双脉冲ESPI系统。ESPI在复合材料的无损检测中有着很广泛的应用。本文以对蒙皮蜂窝结构材料进行无损检测,作为研究的切入点,仿制了几种具有典型缺陷的试块,得出初步的检测结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电子散斑干涉检测技术的发展及特点
• 1.3 ESPI 在无损检测中的应用
• 1.4 课题研究意义及内容
• 第二章 散斑干涉技术原理与系统
• 2.1 散斑原理
• 2.2 电子散斑干涉系统
• 2.2.1 电子散斑干涉测量原理
• 2.2.2 电子散斑干涉条纹图的生成模式
• 2.2.3 典型的ESPI 系统
• 2.2.4 电子散斑实验系统的搭建
• 2.3 本章小结
• 第三章 ESPI 条纹的信息提取
• 3.1 ESPI 条纹图的处理方法
• 3.2 散斑干涉图像的特征
• 3.3 散斑干涉图预处理
• 3.3.1 ESPI 条纹图像对比度增强
• 3.3.2 ESPI 条纹图像的平滑滤波处理
• 3.4 二值化处理
• 3.4.1 自动阈值法分割处理
• 3.4.2 二值形态学处理
• 3.5 干涉条纹骨架提取
• 3.5.1 条纹细化
• 3.5.2 条纹调整
• 3.5.3 条纹拟合
• 3.6 测量变形实验结果分析
• 3.6.1 干涉条纹计算方法
• 3.6.2 实验相关说明
• 3.6.3 实验数据处理
• 3.7 本章小结
• 第四章 双脉冲电子散斑系统研究
• 4.1 双脉冲ESPI 研究的意义及发展
• 4.2 双脉冲电子散斑条纹的研究
• 4.3 相加型双脉冲ESPI 系统的模拟
• 4.4 双脉冲ESPI 信号处理系统的设计
• 4.4.1 视频信号概述
• 4.4.2 硬件滤波器设计
• 4.4.3 视频信号的后续处理
• 4.5 实验结果
• 4.6 本章小结
• 第五章 电子散斑干涉技术在复合材料的无损检测方面的应用
• 5.1 复合材料的无损检测技术发展概述
• 5.1.1 复合材料的概念及特点
• 5.1.2 复合材料的应用及发展前景
• 5.1.3 复合材料测试技术
• 5.2 ESPI 检测的加载方式介绍
• 5.3 蜂窝结构复合材料试块的缺陷
• 5.4 实验及检测结果
• 5.5 实验结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文和科研成果