【正文】 中北大學 20xx 屆畢業(yè)論文 第 29 頁 共 32 頁 （ 3）在實驗器件的選擇方面，本次實驗采用的是合金小鋼片，合金在化學方面以及物理性質方面都沒有純金屬有優(yōu)勢在本次試驗中，因此應將小鋼片換成化學性質更穩(wěn)定的純銅材質的薄銅片更好。在這里我們必須說明，該模型的建立是在假設待測試件只發(fā)生一維形變的前提下，并且將試件固定在金屬固體的基礎上建立起來的，客觀上具有一定的局限性，更深入的討論有待進一步研究。分析誤差的主要原因為以下 4個方面： （ 1）在實際生活中，彈性模量隨著材料的成分不同而不同，溫度變化略有差異；等溫壓縮系數(shù)和體膨脹系數(shù)也是隨著溫度的變化而變化，這些都對實驗具體數(shù)值計算 產生影響。 實驗中設定 CCD高速相機的參數(shù)： 幀頻為 184fps，幅數(shù)為 4000。 中北大學 20xx 屆畢業(yè)論文 第 23 頁 共 32 頁 本章小結 本章是對第二章提出的測量 模型的驗證性實驗介紹，首先提出了實驗驗證的基本思路，確立了實驗整體框架圖。 用 CCD采集圖樣：定 CCD的參數(shù)為分辨率為 640?320，幀頻為 184fps，幅數(shù)為 5000，定參數(shù)后，在 CCD采集圖樣期間調節(jié)試件夾具背后的的旋轉螺栓開始給試件加壓，勻速旋轉一圈（ 1mm）。 按照實驗光路圖 ，先把各個儀器的中心高度調至共軸。 根據(jù)實驗材料設定主要參數(shù)：發(fā)射率 ；測溫范圍 020xx攝氏度。在一定頻率的時鐘脈沖的驅動下， CCD 的輸出端可以獲得被測對像的視頻信號。本系統(tǒng)中所使用的半透半反鏡是一種固定分束比分束鏡，其反射和折射光強比理論上為1:1。 圖 丁烷氣體加熱器 HeNe 激光器 由于散斑干涉測量方法中需要具有良好相干性的光源，因此采用 激光光源。根據(jù)這一基本思路，我們進行了實驗設計。如圖 ： 圖 一維方向下試件加熱形變示意圖 在熱源的作用下，金屬試 件發(fā)生離面位移，根據(jù)力學定義我們可知，在截面上所施加的力 F 和橫截面積 S 之間定義了一個應力，其表達式為 SF?? （ ） l lsl?Fs中北大學 20xx 屆畢業(yè)論文 第 13 頁 共 32 頁 其中 ? 表示應力， F 表示橫截面所受力的大小， S 表示橫截面積。在外力不大或形變不大的情況下，外力去除后，物體將恢復其原有的大小和形狀，這種形變稱為彈性形變，這種物體稱為彈性體，物質的這種特性稱為彈性。而溫度正是熱學中特有的狀態(tài)參量，要研究溫度，就必須建立溫度與其他四類參量之間 的關系。 將 ()代入 ()式得 2?nl?? （ ） 通過統(tǒng)計暗條紋級數(shù) n，代入式（ ），即可求出離面位移 l? 。 雙光束 離面位移測試理論 激光被準直擴束系統(tǒng)擴束后照射到分束器上，被分束器分為物光束和參考光束。物體變形前像面上任一點 ),( yx 的光強可表示為： ?c o s2),(0 BABA IIIIyxI ??? （ ） 式中， IA和 IB分別為物光和參考光強度， ? 是一個隨機散斑位相。當用激光照明時，光學系統(tǒng)形成被照明表面的像，并且像與物的強度有類似的隨機分布，這就被稱為 “主觀散斑 ”；當用激光照明粗糙表面時，其散射光的強度隨位置的不同而隨機變化，這就被稱為中北大學 20xx 屆畢業(yè)論文 第 7 頁 共 32 頁 “客觀散斑 ”。 物體由于 某種原因引起溫度變化時，會發(fā)生位移或形變，而這種形變是由物體內部的熱力學及材料學等性質決定的，所以物體溫度與由于溫度而引起的位移或形變本身存在著一個定量關系，因此運用相關的熱力學及材料學知識就可以建立起物體應變與溫度的關系模型。但大量繁瑣重復的相關運算 ,使得計算量非常龐大、處理數(shù)據(jù)的過程相當?shù)木徛?,同時環(huán)境、光源等因素也影響了相關搜索的準確性。 1996 年，天津大學的佟景偉、張東升等人對撞擊載荷下數(shù)字散斑離面位移的測試進行了研究，實現(xiàn)了撞擊載荷下的數(shù)字散斑干涉，使條紋質量大大提高等。它通過把物體變形前后的散斑圖量化為數(shù)字圖像，存貯在幀存體中，由計算機用數(shù)字的方法對它進行運算，從而在監(jiān)視器上再現(xiàn)干涉條紋圖。 圖 溫度測量方法分類 數(shù)字散斑干涉技術發(fā)展概況 數(shù)字散斑干涉技術發(fā)展歷程 散斑現(xiàn)象早在 1914 年就被人們發(fā)現(xiàn)，但一直未予以重視。同時受到耐高溫和耐低溫材料的限制， 不能應用于某些極端環(huán)境的溫度測量；另外在測量過程中，測量器件與溫度場直接接觸，會導致待測溫度場的自身獨立性受到破壞，加之測量時接觸不良等現(xiàn)象的存在，這些都會給測試結果帶來一定的誤差。 溫度測試技術發(fā)展現(xiàn)狀 隨著科學技術水平的不斷提高，溫度測量技術也得到了不斷的發(fā)展，溫度測量方法有很多，也有多種分類 ,由于測量原理的多樣性，很難找到一種完全理想的分類方法。 測量溫度的方法有很多種，目前常用的測溫方法按接觸方式主要分為接觸式測溫和非接觸式測溫兩大類 [2]。隨著科技的不斷進步，對溫度場測量精度的要求也越來越 高。Using highspeed cameras set up system verification experiment platform and has carried on the experiment,the containing object temperature information of speckle interference fringe figure,it is verified using speckle interferometry to test the feasibility of temperature,and the error analysis was carried provides a new method for the research of temperature measuring under weapons and space vibration,corrosion and other bad conditions. Keywords:Digital Speckle Interferometry,Displacement Away From the Surface,Contactless Temperature Measurement,interference Fringes 中北大學 20xx 屆畢業(yè)論文 第 I 頁 共 II 頁 目 錄 1 緒論 ...................................................................................................................................... 1 研究背景及意義 ........................................................................................................ 1 溫度測試技術發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................................................ 2 數(shù)字散斑干涉技術發(fā)展概況 .................................................................................... 3 數(shù)字散斑干涉技術發(fā)展歷程 .......................................................................... 3 數(shù)字散斑干涉技術的前景 .............................................................................. 5 本論文的主要研究內容 ............................................................................................ 5 2 系統(tǒng)模型 .............................................................................................................................. 6 系統(tǒng)模型建立 ............................................................................................................ 6 應變 數(shù)字散斑干涉條紋模型的建立 ....................................................................... 6 散斑的形成及其特性 ...................................................................................... 6 數(shù)字散斑干涉技術原理及應用范圍 .............................................................. 7 雙光束 離面位移測試理論 .............................................................................. 8 應變與溫度的模型建立 .......................................................................................... 10 熱力學平衡態(tài)描述 ........................................................................................ 10 固體狀態(tài)方程描述 ........................................................................................ 11 彈性體形變的一維問題 ................................................................................ 11 應變與溫度的關系 ........................................................................................ 13 本章小結 .................................................................................................................. 14 3 系統(tǒng)實現(xiàn) ............................................................................................................................ 15 設計思路 .................................................................................................................. 15 實驗裝置介紹與選擇 .............................................................................................. 15 金屬試件的選取 ............................................................................................ 16 熱源的選取 .................................................................................................... 16 HeNe 激光器 ................................................................................................. 16 分束鏡、擴束鏡 ............................................................................................ 17 CCD攝像機 .....................................................