【文章內(nèi)容簡介】 法可以人為地控制所制作斑點的大小，使得測量靈敏度可以在較大的范圍內(nèi)變化。非相干光散斑法已用于測量雷達天線的熱變形、大的混凝土構件的變形和裂紋尖端位移場等。用途激光散斑干涉法的用途很廣，除了測取物體的位移、應變外，還可以用于無損探傷、物體表面粗糙度的測量、塑性區(qū)測量、振動測量、紋尖位移場測量等方面五、數(shù)字圖像相關法基本原理數(shù)字圖像相關法(Digital Image Correlation Method，簡稱DICM)，又稱為數(shù)字散斑相關法(Digital Speckle Correlation Method，簡稱DSCM)，是應用于計算機視覺技術的一種圖像測量方法。數(shù)字圖像相關(Digital Image Correlation，)測量技術是應用計算機視覺技術的一種圖像測量方法，是一種非接觸的、用于全場形狀、變形、運動測量的方法。它是現(xiàn)代先進光電技術、圖像處理與識別技術與計算機技術相結合的產(chǎn)物，是現(xiàn)代光側力學領域的又一新進展。它將物體表面隨機分布的斑點或偽隨機分布的人工散斑場作為變形信息載體，是一種對材料或者結構表面在外載荷或其他因素作用下進行全場位移和應變分析的新的實驗力學方法。在實驗固體力學領域中，對于不同載荷下，材料和結構表面的變形測量一直是一個較難的課題。一般包括接觸式和非接觸式兩種，對于一般使用的電阻應變片接觸式測量方法，受其測量手段的限制，不能得到全場數(shù)據(jù)，且測量范圍有限，不能得到物體整體上的變形規(guī)律。而對于全場的非接觸式光學測量方法，包括干涉測量技術(例如全息照相干涉法，散斑千涉法)和非干涉技術(例如網(wǎng)格法和數(shù)字圖像相關測量法)。由于干涉測量技術要求有相干光源，光路復雜，且測量結果易受外界震動的影響，多在具有隔振臺的實驗室中進行，應用范圍受到了極大的限制。而非干涉測量技術是通過對比變形前后物體表面的灰度強度來決定表面變形量，對光源和測量環(huán)境要求較低。數(shù)字圖像相關測量技術可以直接采用自然光源或白光源，通過具有一定分辨率的CCD相機采集圖像，并利用相關算法進行圖像處理得到變形信息，可以說，DIC是一種基于數(shù)字圖像處理和數(shù)值計算的光學測量方法。由于該技術的直接處理對象是數(shù)字圖像，而隨著科學技術和數(shù)字化技術的不斷發(fā)展與更新，數(shù)字圖像的分辨率和清晰程度不斷擴大，因此，數(shù)字圖像處理技術的測量精度也在不斷提升。由于數(shù)字圖像測量技術的上述優(yōu)點，使得DIC技術被廣泛接受，并被視為測量表面變形的一種有力而又靈活的工具。在材料科學領域，對于不同材料的應變、變形的測量一直是一個較為重要的課題，對于研究材料的性能以及內(nèi)在的變形規(guī)律等具有重要的意義。而數(shù)字圖像相關測量技術具有測量應變、變形顯著的優(yōu)點，因此，將數(shù)字圖像相關測量技術應用在該領域具有很大的前景。目前，DIC技術已經(jīng)在材料的力學行為測試與分析上有著許多應用。尤其是對于低維膜材料、生物材料、木材及巖石材料的變形場的定量測量。但是對于在金屬材料方面的運用并不是很普遍，尤其是在國內(nèi)這方面的報道相對較少。在國外，Puerto Rico大學的Rommel等人米用DIC方法研究了鋁、磚塊等材料的變形行為，并與理論應變值以及引伸計測量值進行了對比，得出對于磚塊兩種方法測量應變很準確，對于￠3釆用DIC測得值要高于理論值。，測量了板材的塑性應變比r值。此外，給出了該鋼在拉伸過程中應變場的分布。在國內(nèi)，采用DIC方法來進行金屬材料變形過程的研究較少。徐飛鴻等人利用數(shù)字圖像相關測量方法的理論提出了一種金屬材料塑性變形過程中塑性變形區(qū)域的識別方法。桂良進、高付海等人進行了數(shù)字圖像相關技術的試驗，將DIC方法利用在雙相鋼的單向拉伸斷裂失效的研究上，詳細分析研究了試樣的拉伸斷裂過程，捕捉了其分散性失穩(wěn)和集中性失穩(wěn)的發(fā)生時刻，得到了頸縮時刻的橫向應變分布。劉主琛等人利用數(shù)字散斑相關法研究了鉛和銅裂紋尖端損傷區(qū)內(nèi)應變場的測量。DIC在變形及應變方面的應用與其它基于相干光波干涉原理的光測方法（如電子散斑干涉、云紋干涉法）相比，數(shù)字圖像相關方法具有其明顯和獨特的優(yōu)勢：1）僅需要一個（2D DIC）或兩個數(shù)字相機(3D DIC)拍攝變形前后被測物體表面的數(shù)字圖像，其光路布置、測量過程和試樣準備簡單；2）無需激光照明和隔振，對測量環(huán)境要求較低；3）可與不同時間分辨率和空間分辨率的數(shù)字成像設備（如高速攝像機、光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡）直接結合，因此適用測量范圍廣泛。適用范圍直接測量各種尺度物體表面(甚至物體內(nèi)部)在載荷作用下的位移/變形場；確定各種材料(復合材料、生物材料、低維材料)的力學常數(shù)(彈性模量、泊松比、殘余應 力、應力強度因子、熱膨脹系數(shù)?)；驗證有限元計算和力學理論分析的正確性。分辨率可以達到零點幾個像素。優(yōu)缺點數(shù)字圖像相關方法的優(yōu)勢非接觸、全場測量(與電阻應變片相比)；測量設備、過程簡單，無需激光、隔振臺，適用于現(xiàn)場測量(與ESPI，MI，DH 相比)； 適用測量范圍廣泛，微納米尺度、高低溫環(huán)境、高速動態(tài)(與ESPI，MI，DH 相比)； 測量過程自動化，直接獲得變形場(與ESPI，MI，DH 相比)。數(shù)字圖像相關方法的不足目前的技術不適合宏觀物體的非均勻小變形測量； 計算較耗時，目前的計算不能實時顯示測量結果。六、全息/數(shù)字全息干涉法基本原理全息干涉計量技術