【正文】 問題的具體特點(diǎn)，成功地研究了一系列新型微電子封裝組件的熱應(yīng)變問題，并使高溫云紋干涉法實驗技術(shù)得到更進(jìn)一步的發(fā)展。八十年代后期以來，微電子封裝技術(shù)朝著大規(guī)模、高密度表面安裝的方向迅猛發(fā)展。試件冷卻到室溫，試件柵隨之變形，在室溫下利用云紋干涉法測出這種熱變形。高溫條件下的光柵復(fù)制技術(shù)是高溫云紋干涉法的另一重要技術(shù)。他應(yīng)用此工藝在青銅、不銹鋼材料上制作了高溫柵，并且分別進(jìn)行了550℃長時間氧化實驗和750℃短時間氧化實驗。許多實驗工作者致力于這方面的研究。他在后來還提出了使用鎳網(wǎng)制作振幅型高溫粗柵的方法并把高溫柵的使用溫度提高到1370攝氏度。同年，Lytle Johnson對焊接板的熱應(yīng)變問題進(jìn)行了研究。在以后的發(fā)展中，人們不斷改進(jìn)高溫柵的制作工藝，使高溫柵的制作水平有所提高。在現(xiàn)代光測力學(xué)中，云紋法在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用使于六十年代。根據(jù)全息干涉原理，全息光柵的頻率與雙光束的夾角2和光源的波長兄有關(guān)，并由下式?jīng)Q定: （110）為了消除光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)元件的缺陷和不潔凈引起的散斑噪聲對光柵質(zhì)量的影響，利用上述制柵系統(tǒng)可以獲得高質(zhì)量的全息云紋光柵，由此獲得云紋條紋可以與光彈性條紋想媲美，為云紋干涉法的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。云紋光柵的制作途徑通常有機(jī)刻和光刻兩種。由于云紋干涉法是以復(fù)制在試件或構(gòu)件表面的云紋光柵為試件變形的傳感元件的，因而制作高質(zhì)量、高靈敏度和高精度的試件柵便成為云紋干涉法推廣應(yīng)用的關(guān)鍵性元件。該光路系統(tǒng)的光學(xué)元件和試件之間有一定的距離，可以用于處于復(fù)雜環(huán)境中(如高溫環(huán)境)的試件變形測量。該光路的關(guān)鍵元件是分光光柵，要求具有很高的質(zhì)量，以保證衍射的四束光仍然是準(zhǔn)直光。 ，準(zhǔn)直激光束垂直入射到一個高頻正交云紋光柵的表面，在互相垂直的光柵方向產(chǎn)生對稱的士l級衍射光，利用四個反射鏡將這四束衍射光反射到試件表面，這樣即可同時測量U、V變形位移場。該光路可以同時測量雙方向位移場，而且光學(xué)元件與試件有一定距離，可以用于高溫等復(fù)雜條件下的變形場測量。三反鏡必須靠近試件，這在特殊的測試條件下有時是不可能的。在某些特殊情況下(如試件處于高溫環(huán)境)，反射鏡不可能靠近試件，則不能使用該光路。 ，具有光學(xué)元件少、操作簡單等特點(diǎn)。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，云紋干涉法的光路系統(tǒng)不斷優(yōu)化發(fā)展，有些已經(jīng)儀器化。 （19）其中為試件柵頻率，分別為u場和v場位移條紋級數(shù)。類似地，采用y方向?qū)ΨQ入射的雙光束光路可以獲得y方向面內(nèi)位移v的表達(dá)式 （18）到此，我們得到了云紋干涉法位移與條紋級數(shù)之間關(guān)系的全部表達(dá)式。z方向的位移w對光強(qiáng)分布的影響被消除。可表示為: （13）其中，分別為變形引起的正負(fù)一級衍射光波的位相變化，它們與試件表面x方向的位移u和z方向的位移w有如下關(guān)系: （14） 正負(fù)一級衍射光波通過成像系統(tǒng)后，在照相底版平面上發(fā)生干涉，底版所記錄的光強(qiáng)分布為: （15）其中為常數(shù)。和B39。變?yōu)楹驮嚰砻嫖灰朴嘘P(guān)的翹曲波前，其位相也將發(fā)生相應(yīng)的變化，翹曲波前A39。 當(dāng)試件受力變形后，平面光波A39。均為平面光波。當(dāng)試件未受力時，A39。 ，當(dāng)兩束相干準(zhǔn)直光A、B以入射角(為光波波長，fs為試件柵頻率)對稱入射試件柵時，則將獲得沿試件表面法向傳播光波A的正一級衍射光波A39。但該解釋并沒有揭示云紋干涉法的物理本質(zhì)，不僅不能正確解釋實驗中的某些重要現(xiàn)象，而且也約束了該方法的進(jìn)一步發(fā)展。前者借助了幾何云紋法的基本思想，給云紋干涉法以簡單描述。本文主要工作著重于云紋干涉法測流體溫度場，理解莫爾條紋的形成原理和莫爾條紋干涉法測量溫度的原理后，對比不同的云紋干涉法應(yīng)用實例，選擇了激光云紋法實驗裝置，對云紋干涉法測流體溫度場的理論進(jìn)行了仿真說明。近十幾年以來，云紋干涉法的嚴(yán)格理論基礎(chǔ)得到建立，光柵的制作技術(shù)也己經(jīng)成熟。由于云紋干涉法的上述優(yōu)點(diǎn)，它己經(jīng)受到了廣大實驗力學(xué)工作者的日益重視，并被譽(yù)為八十年代以來實驗力學(xué)領(lǐng)域中的最重要發(fā)展。清華大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計說明書云紋干涉法測量流體溫度場的畢業(yè)設(shè)計目 錄1 高溫云紋干涉法基本理論與研究概況 1 1 云紋干涉法的基本原理 1 2 3 5 5 5 6 7 9 112 莫爾偏折法測量流體溫度場的基本原理 12－戴爾（GladstoneDale）公式 12 13 13 18 213 基于MATLAB的圖像仿真得到相位的移動 22 22 22 總結(jié) 27總結(jié) 28參考文獻(xiàn) 29致 謝 32第II頁 共III頁清華大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計說明書1 高溫云紋干涉法基本理論與研究概況近二十年來，由于激光技術(shù)和近代光學(xué)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和推動及其在實驗力學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，產(chǎn)生了以全息干涉法、散斑干涉法、云紋干涉法和數(shù)字圖象處理為主要研究和應(yīng)用內(nèi)容的“現(xiàn)代光測力學(xué)新領(lǐng)域”。云紋干涉法是八十年代初興起的一種具有非接觸測量、可進(jìn)行全場和實時分析的高靈敏度大量程的光學(xué)測量方法，通常使用頻率為600~2400線/mm的高密度光柵，其測量位移靈敏度比傳統(tǒng)的云紋法高幾十倍甚至上百倍。云紋干涉法是以試件表面的高靈敏度云紋光柵作為變形的傳感元件的，因而高質(zhì)量的高靈敏度云紋光柵及其復(fù)制也成為該方法推廣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。隨著科學(xué)工程技術(shù)發(fā)展的需要，云紋干涉法在解決新材料性能研究、無損檢測、細(xì)微觀力學(xué)分析、三維變形測量、實時應(yīng)變場測量、微電子封裝熱變形、高溫材料變形測量以及現(xiàn)場條件下的變形測量等方面提供了極其有效的實驗研究手段，并對材料科學(xué)、細(xì)觀力學(xué)、斷裂力學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展起到了積極的推動作用。 云紋干涉法的基本原理云紋干涉法在其發(fā)展歷史上先后出現(xiàn)了兩種解釋，即基于空間虛柵的解釋與波前干涉理論。后者則從光的波前干涉理論出發(fā)對云紋干涉法進(jìn)行了嚴(yán)格的理論推導(dǎo)和解釋。:對稱于試