【導(dǎo)讀】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]。隨著科技的迅速發(fā)展，高溫、超高溫、重大裝備及精密制造技術(shù)的發(fā)展也需要進行溫度場的檢測研究?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展日新月。一直都受到人們的廣泛關(guān)注。光學(xué)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]。要研究基于數(shù)字散斑干涉法的一種溫度測試技術(shù)，是光學(xué)測溫方法的一種全新技術(shù)。下面分別介紹兩類測溫方法的原理及特點。行充分的熱交換，最后達到熱平衡。對低廉，因而在實際生活中得到了廣泛的應(yīng)用。良等現(xiàn)象的存在，這些都會給測試結(jié)果帶來一定的誤差。隨后1969年英國學(xué)者Leenderz在國際光學(xué)會議上提出了利用散斑檢。而且以微機和圖像板取代了原始的大型數(shù)字圖象處理系統(tǒng)。目前，該技術(shù)逐步代替了以。1996年，天津大學(xué)的佟景偉、張東升[14,15]等人對撞擊載荷下數(shù)字散斑離面

　　

【正文】 彈性模量 E 由材料成分決定，受溫度影響變化微小，也可以作為常量處理，但是壓制純銅和冷拔純 銅的彈性模量略有區(qū)別，這里要引起注意。 金屬銅的膨脹系數(shù) ? ， 散斑干涉條紋 數(shù) n ，是實驗后期處理的重點，下面分別介紹。 銅膨脹系數(shù) ? 的處理 由熱力學(xué)知識可知， 金屬銅的膨脹系數(shù) ? 是溫度 T 的函數(shù)，與壓強無關(guān)。 通過查閱相關(guān)資料 ， 我們得到一組有關(guān)金屬銅體膨脹系數(shù)隨溫度改變 而發(fā)生變化 的實驗數(shù)據(jù)，如表 所示 。 對于它的處理，我們可以采用數(shù)值擬合的方法 來實現(xiàn) ，得到 ? 與 T 的函數(shù)關(guān)系 。 表 銅的體膨脹系數(shù)隨溫度變化數(shù)據(jù) 溫度（ K） 300 400 500 600 700 800 900 1000 ? （ 106/K） 運用 matlab 數(shù)據(jù)擬合程序處理 如下： x=300:100:1000 x = 300 400 500 600 700 800 900 1000 y=[,,] 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)論文 第 27 頁 共 32 頁 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。.39。,x,y1,39。.39。,x,y2,39。39。,x,y5,39。39。) 圖 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。這時 2次項到 5次項的系數(shù)很小，近似為零。而且膨脹系數(shù)本身是個數(shù)量級很小的參數(shù)，所以我們清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)論文 第 28 頁 共 32 頁 可以近似把 ? 與 T 看作線性關(guān)系處理，其關(guān)系式為： 3 2 .8 7 5 00 .1 3 5 0 ?? T? () 散斑干涉條紋 數(shù) n 的處理 將實驗采集得到的散斑圖樣，利用 matlab 程序首先進行數(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) n 。對于這一部分具體處理過程，已作為一個獨立的課 題由他人進行研究，本文在這里 不再介紹。 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(zé)的重點，具體的驗證結(jié)果這里不再敘述。 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)論文 第 29 頁 共 32 頁 5 總結(jié)與展望 全文總結(jié) 隨著科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，溫度成為與許多行業(yè)密切相關(guān)的一個物理量，因此 溫度測試技術(shù) 逐漸 成為國內(nèi)外研究的熱門課題。 本 文 提出的 是基于散斑干涉法的溫度測試技術(shù) ，這是一種新型的光學(xué) 測溫方法， 具有高精度、全場性、非接觸、實時性、高靈敏度 等特點， 是 對溫度測試技術(shù)的全新探討。 對此， 本文 主要進行了以下 研究 工作： （ 1） 在全面 了解了數(shù)字散斑干涉技術(shù)的特點后，提出了利用該技術(shù)進行溫度測試的研究命題，這是一種新的嘗試， 是理論上的創(chuàng)新。 （ 2）認真學(xué)習(xí)了散斑干涉法測量原理，熱力學(xué)以及彈性力學(xué)的相關(guān)知識，通過物 體應(yīng)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。 在這里我們必須說明，該模型的建立是在假設(shè)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(chǔ)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。 （ 3）搭建了系統(tǒng)驗證性實驗平臺， 得到了反應(yīng)溫度 信息的散斑干涉條紋圖樣。 為了解決實驗光路調(diào)試難度大，耗費時間長的問題，本文提出了將實驗分成兩個步驟進行的思路，即先進性散斑干涉法應(yīng)力變形 測量 實驗，而后在前一個實驗取得良好的實驗結(jié)果基礎(chǔ)上，再進行散斑干涉測溫實驗，取得了良好的效果。 （ 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。 展望 由于 時間倉促，加上實驗室條件限制，本文只是初步對此進行了研究，要達到 精確測量必須克服很多數(shù)據(jù)采集技術(shù)問題。 隨著光學(xué)精密儀器、圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，散斑干涉技術(shù)在溫度測試方面的優(yōu)勢 將 會逐漸顯現(xiàn)出來，有待進 一步更深入的研究。 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)論文 第 30 頁 共 32 頁 參考文獻 [1] 王魁漢 .溫度測量技術(shù)的現(xiàn)狀及展望 [J]. 基礎(chǔ)自動化 1997,(1):1~6. [2] 是度芳 .激光檢測與診斷技術(shù) [M].貴州 :貴州教育出版社， 1993 [3] 黃素逸 ,楊金寶 .熱物理量的光測 [M].武漢 :華中理工大學(xué)出版社， 1985 [4] 楊永軍 .溫度測量技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展概述 [M]. 北京：中航工業(yè)北京長城計量測試技術(shù)研究所， 2020 [5] 倪震楚 . 現(xiàn)代溫度測量技術(shù)綜述 [J]. 消防理論研究 . 2020, 22 (4) : 270~272. [6] Gabon D. A New Microscopic Principle [J].Nature， 1948， 161:777~778. [7] Rigden, J. Gordon, ,1962, Proc. Inst. Radio , 2367. [8] M. V. Rao, R. Samuel strain analysis in A. Ananthan, Application of ESPImethod for strain analysis in thin wall cylinder [J].Optics and Lasers in Engineering, 2020, 40:563~571. [9] Leendertz J Displacement Measurement on Scattering Surfaces Utilizing Speckle Effect [J].J Phys E SciInstrument,1970,3 (3) :214~218. [10] Butters J N , Leendertz J A. Speckle pattern and holographic techniques in engineering metrology[J] .Opt Laser ,3(26). [11] Makovski A. Time lapse inteferometry and confouring using television system[C]./Appl. Opt. 1971,10(12):2722~2730. [12] , and . Electronic speckle pattern interferometry using digital image procesing technique[C]. . 1980 19(11):1879~1883 [13] 秦玉文，戴嘉彬，陳金龍 .電子散斑方法的進展 [J].實驗力學(xué) .1999,11(4):410~416 [14] 張東升 ,劉景偉 .用數(shù)字散斑干涉法測量動態(tài)面內(nèi)位移場 [J].國防科技大學(xué)學(xué)報 .1995,17(2):100~104 [15] 張東升，劉景偉，李鴻琦 .面內(nèi)和離面 位移場的電子散斑自動檢測技術(shù)研究 [J].實驗力學(xué) .1995,10(4):356~365 [16] 劉寶會 .多功能數(shù)字散斑干涉無損檢測技術(shù)及應(yīng)用研究 [D].博士學(xué)位論文 .天津 :天津大學(xué)機械工程學(xué)院， 2020 [17] 黃素逸 ,關(guān)于用激光全息干涉法測量溫度場的若干問題 [J].華中理工大學(xué)學(xué)報，2020,15(8):22 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)論文 第 31 頁 共 32 頁 [18] 陳熙謀，光學(xué) [M].北京： 北京大學(xué)出版社， 2020:207 [19] 吳震 .光干涉測量技術(shù) [M].北京 :中國計量出版社 ， 1995:212~240 [20] 王文生 .干涉測試技術(shù) [M].北京 :兵器工業(yè)出版社， 1992:258~261 [21] SongYaozu,WuYing. Investigation of speckle displacement effects on speckle interferometry[J]. , 1860:381~389 [22] 陳華平，散斑干涉技術(shù)及其圖像處理系統(tǒng)的研究 [D].碩士學(xué)位論文 .廣東 :廣東工業(yè)大學(xué)， 2020 [23] 于妍妍，盧榮勝，數(shù)字散斑干涉法測量金屬熱變形 [D].碩士學(xué)位論文 .安徽 :合肥工業(yè)大學(xué)， 2020 [24] 張霖，徐平， 王光能 .激光電子散斑干涉測微小位移 [J].物理實驗 .1997,18 (5) :24~26 [25] 劉喆，王文生，數(shù)字散斑干涉術(shù)測量物面位移 [D].碩士學(xué)位論文 .吉林：長春理工大學(xué)， 2020 [26] 王建邦 .經(jīng)典物理基礎(chǔ) [M].北京：機械工業(yè)出版社 ， ~78 [27] 聞德保 .散斑圖象處理技術(shù)研究及其在機械熱變形測試中的應(yīng)用 [D].碩士學(xué)位論文 . 安徽：合肥工業(yè)大學(xué)， 2020 [28] 汪志誠 .熱力學(xué)與統(tǒng)計物理 [M].北京：高等教育出版社， ~17 [29] 朱珍 .激 光散斑法測量機械零件熱變形的研究 [D].碩士學(xué)位論文 .安徽：合肥工業(yè)大學(xué)， 2020 [30] 伏思華，于起峰 . 數(shù)字散斑條紋圖的濾波方法 [J].應(yīng)用光學(xué) ， 2020, 26 (4):5~8 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)論文 第 32 頁 共 32 頁 致謝 為期一個學(xué)期的畢業(yè) 論文 接近尾聲， 首先要感謝我的指導(dǎo)老師 王 老師。 王 老師在我做畢業(yè) 論文 的每個階段都給予了悉心 指導(dǎo) ， 提出了很多寶貴意見 。然后我要十分感謝一直指導(dǎo)我的研究生 姜師姐。 在本論文的構(gòu)思、查詢資料以及實驗過程中，師姐給予了我很大幫助。 數(shù)月以來的輔導(dǎo)， 姜 師姐 認真負責(zé)的工作態(tài)度、 嚴(yán)謹務(wù)實的科學(xué)作風(fēng) 以 及 不畏艱難孜孜以求的科學(xué)探索精神成為我學(xué)習(xí)的 榜樣 ，這些必將使我 終身受益。 同時，也衷心感謝在完成論文過程中 給予 我?guī)椭?老師、 同學(xué)，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。 更深深感謝我的 父母 長輩，是他們的關(guān)懷和支持一直鼓勵和引導(dǎo)我不斷成長和進步。 最后，謹向百忙中抽出寶貴時間評審論文的各位老師致以誠摯的謝意 !