【正文】 ，這為我們進行研究提供了思路。本系統(tǒng)中的金屬試件受到高溫的作用下，形變較小，且在工程實際問題中，這種形變甚至可以忽略，故我們可以認為試件為彈性體。為了簡化運算，我們把力看成是垂直作用到橫截面上的，這樣，式中就表示為正應力。，整個測試系統(tǒng)有三大模塊組成，分別為加熱裝置、試件、測量系統(tǒng)，為了檢測本測試系統(tǒng)的可行性以及精度，我們在實驗的同時采用紅外熱像儀記錄同一時刻試件的溫度，將兩種測溫方法所得實驗數(shù)據(jù)進行分析比較。在可見光及紅外波段可產(chǎn)生多條譜線。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。在一定頻率的時鐘脈沖的驅(qū)動下，CCD的輸出端可以獲得被測對像的視頻信號。：復合視頻輸入1復合視頻輸入2復合視頻輸入3復合視頻輸入4多 路開 關(guān)濾波A /D緩存 PCI總線VGA顯示系統(tǒng)內(nèi)存 VIDEOPCISM圖像采集卡基本結(jié)構(gòu)四路復合視頻輸入經(jīng)多路開關(guān)，軟件選擇其中一路作為當前輸入，經(jīng)過濾波輸出到A/D卡進行模/數(shù)變換。因此，直接進行高溫熱變形測量實驗比較困難，為此本實驗決定分為兩個步驟進行：首先搭建系統(tǒng)進行散斑干涉法應力變形測量實驗，該實驗干涉條紋移動效果比較明顯，目的在于調(diào)試整個系統(tǒng)的可靠性，當?shù)谝粋€實驗取得較好的實驗結(jié)果時，再利用該系統(tǒng)進行散斑干涉法金屬熱變形測量實驗，省時高效，效果明顯。而后放入平面反射鏡，要使平面反射鏡到分光鏡的距離和被測物品到分光鏡的距離相同，調(diào)節(jié)使被平面鏡反射的光束的中心也入射到CCD攝像機接收表面上，這時便可以在計算機采集圖像的軟件上看到干涉條紋。將上一個實驗的試件換成同樣大小的另一塊銅板，而將力作用變換為熱作用進行實驗。 計算機采集到的部分相鄰散斑圖樣 相減處理后得到的散斑條紋圖樣 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。金屬銅的膨脹系數(shù)，散斑干涉條紋數(shù)，是實驗后期處理的重點，下面分別介紹。,x,y2,39。至此，實驗相關(guān)參數(shù)全部處理完畢，由于后期處理不是本文負責的重點，具體的驗證結(jié)果這里不再敘述。（4）對系統(tǒng)模型涉及到的部分參量后期處理方法進行了探討說明。同時，也衷心感謝在完成論文過程中給予我?guī)椭睦蠋?、同學，感謝他們對我無私的關(guān)心和幫助，是他們的支持使我能夠順利完成論文。王老師在我做畢業(yè)論文的每個階段都給予了悉心指導，提出了很多寶貴意見。（2）認真學習了散斑干涉法測量原理，熱力學以及彈性力學的相關(guān)知識，通過物體應變量將散斑干涉條紋與溫度聯(lián)系起來，建立起測試系統(tǒng)的理論模型，在理論上說明了利用散斑干涉技術(shù)進行溫度測試的可行性。) 程序擬合曲線由程序結(jié)果可知，采用5次多項式進行擬合時，各項數(shù)據(jù)符合的很好。 銅的體膨脹系數(shù)隨溫度變化數(shù)據(jù)溫度（K）3004005006007008009001000（106/K）運用matlab數(shù)據(jù)擬合程序處理如下： x=300:100:1000x = 300 400 500 600 700 800 900 1000 y=[,] p1=polyfit(x,y,1)p1 = y1=polyval(p1,x)y1 = p2=polyfit(x,y,2)p2 = y2=polyval(p2,x)y2 = p5=polyfit(x,y,5)p5 = y5=polyval(p5,x)y5 = plot(x,y,39。顯然，要想得到溫度，我們必須知道銅板的初始溫度，初始厚度，激光波長以及金屬銅的膨脹系數(shù)，等溫壓縮系數(shù)和彈性模量。每隔5秒進行一次散斑圖樣采集，并編號記錄，同時運用紅外熱像儀對銅板溫度進行測試，并記錄數(shù)據(jù)。隨著螺栓的調(diào)節(jié)，計算機屏幕上出現(xiàn)的干涉條紋逐漸增加，且為同心圓環(huán)。，先把各個儀器的中心高度調(diào)至共軸。由于近年來的技術(shù)革新，尤其表現(xiàn)在探測器技術(shù)，內(nèi)置可見光照相機，各種自動功能，分析軟件的發(fā)展等等，使得紅外分析解決方案比以往更為經(jīng)濟有效。圖像采集卡把CCD傳送過來的視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后將其輸入計算機，供顯示、存儲和測量工作。由激光原理知識我們可以知道光的發(fā)散角和束腰半徑是激光的兩個重要參數(shù)，擴束鏡的作用就是改變這兩個參數(shù)，從而改變激光傳播的廣場分布，通常情況下，擴束鏡是由一個凹透鏡和一個凸透鏡構(gòu)成的。 HeNe激光器實物圖 反射鏡、分束鏡、擴束鏡的相關(guān)知識反射鏡是一種利用反射定理工作的光學元器件，通過在普通光學玻璃的背面涂上一層銀薄膜，可以使光學玻璃形成反射鏡。 熱源的選取 本實驗中，在對受熱后產(chǎn)生熱變形的試件用CCD采集散斑圖像時，要求保證試件的受熱狀態(tài)穩(wěn)定，其上各處溫度變化盡可能相同。在第二節(jié)中介紹了散斑概念及數(shù)字散斑干涉理論，并根據(jù)實際需要選定了離面位移測量模型，建立了物體應變與數(shù)字散斑干涉條紋之間的關(guān)系。彈性體通常采用應變來描述形變。體脹系數(shù)，在給出壓強保持不變的情況下，溫度升高1K所引起的物體體積的相對變化，即為： （）等溫壓縮系數(shù)，在給出溫度保持不變的情況下，增加單位壓強所引起的物體體積的相對變化，即為： （）其中表示體積，表示壓強，表示溫度拋開氣體物態(tài)方程，對于簡單固體（各向同性固體），可以通過實驗的方法測得體脹系數(shù)和等溫壓縮系數(shù)。但是，如果把熱源與金屬試件看成一個整體，它們與外界幾乎沒有能量和物質(zhì)的交換，組成一個復合的孤立系統(tǒng)。散斑干涉圖經(jīng)圖像采集卡實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，傳輸?shù)接嬎銠C隨機存儲器，通過數(shù)字圖象處理這些干涉圖樣可計算出物體的位移。當sin()=0時 將出現(xiàn)暗條紋這時 =2n n=,… （）當sin()=1 時 將出現(xiàn)亮條紋，并且該亮條紋帶有斑點。激光散斑的特征主要用它的大小、對比度(襯度)及其運動規(guī)律來表征[20,21]。 應變數(shù)字散斑干涉條紋模型的建立 散斑的形成及其特性當激光照射光學粗糙表面上時，這些表面上無規(guī)則分布的面元散射的子波相互疊加使反射光場具有隨機的空間光強分布，呈現(xiàn)出顆粒狀的結(jié)構(gòu)，這就是散斑[18]。數(shù)字散斑干涉技術(shù)測溫屬于非接觸式測溫方法，即測量過程不需要與被測對象接觸，因而不會干擾溫度場；實驗過程中反映試件變形的散斑條紋即時顯示在計算機屏幕上，能迅速記錄瞬時溫度場的全過程，具有實時性，直觀性的特點；試件發(fā)生微小變形就可觀察到反映其形變的散斑干涉條紋的變化，具有很高的靈敏度，因此與其他測量方法相比，能夠更精確地測量物體表面的溫度場；而且系統(tǒng)光路比較簡單，一般不需要防震臺，對光源功率要求也不高，對待測試件的材料尺寸和形狀沒有特殊要求[17]，是一種簡單新穎的溫度測量方法。1996年，天津大學的佟景偉、張東升[14,15]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(zhì)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。 數(shù)字散斑干涉技術(shù)發(fā)展概況 數(shù)字散斑干涉技術(shù)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。但是接觸式測溫方法的缺點也很明顯，由于測溫元件與被測物體需要進行充分的熱交換，所以需要一定的時間才能達到熱平衡，因而存在測溫延遲現(xiàn)象。光學測溫法由于不與被測物體直接接觸，不會對被測物體產(chǎn)生干擾，并且具有時間和空間分辨率高以及能實現(xiàn)現(xiàn)場實時測量等優(yōu)點，成為國內(nèi)外研究的熱門[3]?？茖W技術(shù)發(fā)展日新月異，行業(yè)需求不斷提高，對溫度測量的精確度要求也越來越高，因此溫度場的測量研究一直都受到人們的廣泛關(guān)注。接觸測溫法在測量時需要與被測物體或介質(zhì)充分接觸，利用熱傳導原理，使兩者之間進行充分的熱交換，最后達到熱平衡。由于科技的進步，近年來某些極端環(huán)境下溫度的研究得到快速發(fā)展，加上熱輻射技術(shù)以及光學精密儀器的不斷更新進步，非接觸測溫方法在此基礎(chǔ)上大顯身手，成為近些年研究的重點[5]。在早期的檢測中,由于散斑干涉測量法采用全息干板作為記錄介質(zhì)，需要復雜的后期光學濾波和數(shù)據(jù)處理工作，因此導致該技術(shù)難以得到推廣。 我國對數(shù)字散斑干涉技術(shù)的研究和應用起步比較晚，所以在技術(shù)和產(chǎn)品化方面處于學習和創(chuàng)新的初步發(fā)展階段，經(jīng)過不懈努力，也取得了一定的研究成果。 本課題研究意義溫度的改變會引起物體自身的微小變形，這種形變量與溫度之間存在著確定的函數(shù)關(guān)系。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(nèi)部的熱力學及材料學等性質(zhì)決定的，所以物體溫