【正文】 在本論文的構(gòu)思、查詢資料以及實(shí)驗(yàn)過程中，師姐給予了我很大幫助。（3）搭建了系統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，得到了反應(yīng)溫度信息的散斑干涉條紋圖樣。而且膨脹系數(shù)本身是個(gè)數(shù)量級很小的參數(shù)，所以我們可以近似把與看作線性關(guān)系處理，其關(guān)系式為： () 散斑干涉條紋數(shù)的處理將實(shí)驗(yàn)采集得到的散斑圖樣，利用matlab程序首先進(jìn)行數(shù)字圖像的相減處理得到包含條紋信息的干涉圖，然后經(jīng)過灰度變換、濾波、二值化、圖像銳化等技術(shù)處理[30]，最終得到清晰的干涉條紋骨架線，很方便的得到散斑干涉條紋數(shù)。,x,y1,39。金屬銅的等溫壓縮系數(shù)數(shù)值很小，幾乎不隨溫度的改變而發(fā)生變化，可以看作常量來處理。這里需要注意在加熱板放置在待測物背后時(shí)，不要馬上進(jìn)行照片記錄，因?yàn)榇藭r(shí)加熱板的與物體的摩擦?xí)斐纱郎y物體表面散斑的劇烈振動(dòng)，變形太大超出測量范圍，待接觸穩(wěn)定后再進(jìn)行采集記錄。打開計(jì)算機(jī)上matlab軟件，采用相減并取絕對值的算法依次處理采集圖樣，為了得到圖像相關(guān)的條紋圖，具體采用相鄰編號(hào)相減的方法處理，即圖2減去圖1，圖3減去圖2的方式，依此類推。分別放入擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直鏡，調(diào)節(jié)準(zhǔn)直鏡，使通過它的被擴(kuò)束的激光變成平行光，平行光束應(yīng)通過放入光路中（分光鏡、被測試件、反光鏡等）部件的中心且平行于平臺(tái)?；拘阅軈?shù)如下：；幀頻：50/60Hz ；FOV視場：24＂(寬)18＂(高)；空間分辨率：；熱靈敏度： ℃；測量范圍： 40~500℃； 光路結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)采用離面位移測試光路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 所示，由激光器發(fā)出的激光束，經(jīng)過擴(kuò)束鏡形成光斑放大了的激光束，再經(jīng)過半反半透鏡分成兩束光，一束照射到反射鏡再返回，另一束照射到金屬銅試件的表面再返回，兩束返回的光束相互干涉形成干涉條紋，并由CCD接收，通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計(jì)算機(jī)中顯示。輸入的視頻信號(hào)、經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、比例縮放、裁剪等處理，通過PCI總線傳到VGA卡實(shí)時(shí)顯示或傳到計(jì)算機(jī)內(nèi)存實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。 平面反射鏡實(shí)物圖 擴(kuò)束鏡實(shí)物圖 分束鏡實(shí)物圖 CCD攝像機(jī)CCD (Charge Couple Device)是70年代初期在美國首先研制成功的一種新型圖像傳感器，是一種光電耦合器件，CCD突出特點(diǎn)是以電荷作為信號(hào)，而不同于其他大多數(shù)器件是以電流或電壓為信號(hào)，CCD的基本功能是電荷的存儲(chǔ)和電荷的轉(zhuǎn)移。分束鏡是一種特殊的反射鏡，和反射鏡的成型原理類似，在光學(xué)玻璃表面鍍上一層或多層薄膜，這時(shí)一束激光投射到鍍膜玻璃上后，通過反射和折射，激光就被分為兩束或更多束，這種鍍膜玻璃就叫做分束鏡。 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。3 數(shù)字散斑干涉法測量溫度實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)總體思路 溫度改變會(huì)引起試件發(fā)生微小形變，通過散斑干涉技術(shù)采集試件形變前后兩次干涉圖樣，然后將兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件處理，并利用相關(guān)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)連續(xù)體力學(xué)彈性體規(guī)律我們可知，在一維方向上進(jìn)行的加熱變形屬于線應(yīng)變，根據(jù)定義，線應(yīng)變 （）其中表示受熱后試件發(fā)生的形變，表示受熱之前原試件的長度，表示應(yīng)變?？紤]到這兩點(diǎn)，則可以建立以下物態(tài)方程[26，28]： （） 彈性體形變的一維問題物體在外力的作用下，質(zhì)元間的相對位置會(huì)發(fā)生微小變化，從而使物體發(fā)生形變，此時(shí)，體內(nèi)各質(zhì)元處于一種新的緊張狀態(tài)，產(chǎn)生了一種彈性回復(fù)力，即物體有抗拒外力作用以恢復(fù)其形狀不變的能力。 固體狀態(tài)方程描述一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡態(tài)可以由它的幾何參量、力學(xué)參量、化學(xué)參量、電磁參量以及熱學(xué)參量的數(shù)值確定，熱力學(xué)所研究的全部宏觀物理量都可以表達(dá)為這五類參量的函數(shù)[26]。物體變形前，物光和參考光在CCD電視攝像機(jī)成像平面上的光波復(fù)振幅分別為 （） 離面位移測量原理圖其合成復(fù)振幅為： （）對應(yīng)的光強(qiáng)分布為 （） 式中為的共軛光波復(fù)振幅。目前，數(shù)字散斑干涉技術(shù)主要用于五個(gè)方面的測量，它們分別是：面內(nèi)位移測量，離面位移測量，表面形狀測量，三維位移場測量和位相物體測量。 數(shù)字散斑干涉技術(shù)原理及應(yīng)用范圍數(shù)字散斑干涉法[22]是用激光光束直接照射到測試表面，再用電子攝像機(jī)采集其變形前后表面散斑顆粒干涉形成的條紋，以測定其離面和面內(nèi)位移的一種新型、先進(jìn)的測試技術(shù)，其基本原理介紹如下：在散斑場中引入一束參考光，使散斑場與參考光發(fā)生干涉，[23]。因此散斑的分類也就多種多樣，按物體表面的性質(zhì)可以將散斑分成強(qiáng)散射屏產(chǎn)生的正態(tài)散斑和弱散射屏產(chǎn)生非正態(tài)散斑；按照明光場的相干性可以將散斑分成完全相干散斑和部分相干散斑。具體的結(jié)構(gòu)安排如下：第一章：介紹課題研究背景和相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，明確本課題研究意義；第二章：建立散斑干涉技術(shù)測溫方法的理論模型；第三章：設(shè)計(jì)并操作具體的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)；第四章：實(shí)驗(yàn)后期相關(guān)參數(shù)處理；第五章：全文總結(jié)與展望。 數(shù)字散斑干涉技術(shù)的特點(diǎn)數(shù)字散斑干涉技術(shù)是一種測量光學(xué)粗糙表面位移或變形等物理量的干涉測量技術(shù)，具有波長量級的靈敏度，廣泛應(yīng)用在無損檢測中。1980年Nakadate[12]首次實(shí)現(xiàn)并得到512x512列陣的數(shù)字散斑干涉條紋，但直到1984年才由Creath正式提出來并作為一種新技術(shù)加以推廣，數(shù)字圖象列陣也逐步發(fā)展到今天的512x512或1024x1024，灰度等級發(fā)展到256，而且以微機(jī)和圖像板取代了原始的大型數(shù)字圖象處理系統(tǒng)。1962年貝爾實(shí)驗(yàn)室的Rigden和Gordon首先解釋了激光散斑現(xiàn)象的產(chǎn)生[7]。 非接觸式測溫方法不需要與被測對象直接接觸，因而不會(huì)干擾溫度場，保證了溫度場本身的真實(shí)性；而且測溫范圍很廣，不受測溫上限的限制，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性一般也很好，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性，全場性測量。 溫度測試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀由于溫度與科學(xué)研究及國民經(jīng)濟(jì)中工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，近年來，國內(nèi)外各種溫度測試技術(shù)層出不窮，按照大的方向劃分，可分為接觸式測溫和非接觸測溫兩大類，[4]。清華大學(xué)2012屆畢業(yè)論文1 緒論 研究背景及意義溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是國際單位制中七個(gè)基本物理量之一，它與人類生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究有著密切關(guān)系[1]。下面分別介紹兩類測溫方法的原理及特點(diǎn)。但是這種方法會(huì)受到被測對象表面狀態(tài)或測量介質(zhì)物性參數(shù)的影響。當(dāng)用相干性很好的光（如激光）照射漫反射表面時(shí)，漫反射表面形成無數(shù)小光點(diǎn)，類似于點(diǎn)光源，它們反射的光彼此相互干涉，并在物體表面前方的空間形成了無數(shù)隨機(jī)分布的點(diǎn)，人們把這些相干的亮點(diǎn)和暗點(diǎn)稱為散斑，把這種隨機(jī)分布的散斑結(jié)構(gòu)稱為散斑場[8]。目前，該技術(shù)逐步代替了以往的用電子處理方法的電子散斑干涉法。由于它綜合了現(xiàn)代發(fā)展的多項(xiàng)技術(shù):激光技術(shù)、視頻技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息與數(shù)字圖象處理技術(shù)及精密測試技術(shù)，因此數(shù)字散斑干涉技術(shù)具有如下特點(diǎn)[16]:(l)它采用CCD攝像機(jī)和電子存儲(chǔ)器取代了全息干板記錄物面散斑場的光強(qiáng)信息，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示干涉條紋，實(shí)時(shí)處理信息，快速方便；(2)它使用的圖像采集卡(Frame Grabber Board)速率快，采集散斑場信息快速及時(shí)，從而對工作環(huán)境的要求大大降低。2 系統(tǒng)模型建立 系統(tǒng)模型建立總體思路數(shù)字散斑干涉技術(shù)是一種測量光學(xué)粗糙表面位移或變形等物理量的干涉測量技術(shù)，通過引入?yún)⒖脊馀c物光相干涉形成散斑干涉圖像，并以此作為待測物體形貌變化的信息載體。同時(shí)按照光場的傳播方式，將散斑場分為遠(yuǎn)場散斑(與夫瑯和費(fèi)衍射對應(yīng))、近場散斑(與菲涅爾衍射對應(yīng))和像面散斑三種類型。物光IA和參考光IB是由同一激光光源發(fā)出的兩束相干光。各種測量方案均遵循上述理論。當(dāng)物體變形后，由于物體表面發(fā)生離面位移(沿軸方向)，使物光與參考光產(chǎn)生2的光程差，于是在CCD電視攝像機(jī)成像平面上物光和參考光的位相差為 （）此時(shí)，CCD電視攝像機(jī)記錄的光強(qiáng)分布為 （）采用減法模式，并取絕對值為 （）當(dāng)=2n n=,… 時(shí) （），呈現(xiàn)暗條紋,將()代入()式得 （）通過統(tǒng)計(jì)暗條紋級數(shù)n，代入式（），即可求出離面位移。而溫度正是熱學(xué)中特有的狀態(tài)參量，要研