基于狭缝光阑的剪切散斑干涉动态测量.pdf

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1、第23卷第3期光学精密工程Vo1．23No．32015年3月0pticsandPrecisionEngineeringMar．2O15文章编号1004—924X(2015)03—0645—07基于狭缝光阑的剪切散斑干涉动态测量王永红，冯家亚，王鑫，刘佩，李骏睿，杨连祥(合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽合肥230009)摘要：为了精确、实时地测量物体表面的动态形变，提出了基于狭缝光阑的空间载波剪切散斑干涉系统。该系统通过倾斜迈克尔逊干涉仪的一个平面镜来产生剪切量和载波频率，实现空间频谱的移动；采用一个可调节的狭缝光阑控制散斑大小和空间频谱宽度。基于傅里叶变

2、换与反变换在空间频率域上提取所需的频谱并计算相位图，最后通过一幅干涉条纹图得到相位分布信息。采用该系统对一个中心加载、四周固支的薄铝板进行了动态测量，分析了光学系统参数对测量结果的影响。结果表明，采用像素尺寸为4．65m×4．65m的高分辨率相机，焦距为8mm的成像镜头，设置剪切量为25mm，狭缝光阑X方向的尺寸为1mm时，可得到高质量的剪切散斑相位图。该方法可以在25frarne／s的采集速度下，以43．6。的视场角实现动态形变的测量，可测形变峰值为0．5～3Ogm。关键词：剪切散斑干涉术；空间载波相移；傅里叶变换法；迈克尔逊干涉仪；狭缝光阑；动态形变中图分类

3、号：0436．1文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．20152303．0645ShearingspeckleinterferometrybasedonslitaperturefordynamicmeasurementWANGYong—hong，FENGJia—ya，WANGXin，LIUPei，LIJun—rui，YANGLian—xiang(SchoolofInstrumentScienceandOpto—electronicsEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)*C0r

4、jrPs0gauthor，E-mail：yhwang(hfut．edu．cnAbstract：Tomeasurethedynamicdeformationofanobjectsurfaceinrealtimeaccurately，thispaperproposesaspatialcarrierphase—shiftingshearingspecklesystembasedonaslitaperture．AMichelsoninterferometerwasusedtogenerateashearingdistanceandaspatialfrequencyshi

5、ftbytiltingasmallangleinoneofthetwOmirrors．AslitaperturewasusedtocontrolthespecklesizeandthespatialsDectralwidth．TheFouriertransformandinversetransformwereappliedtoaccuratecalculationofthephaseandtoobtainthephasedistributionbyusingonlyasingleimage．Finally，theshearingsDecklesvstemwasu

6、sedtomeasurethedynamicdeformationofacircumferentiallyfixedthinaluminumplatewithapointloadatthecenter．Theeffectsofopticalsystemparametersonthemeasuringresuitswereanalyzed．Theexperimentalresultsshowthatwhentheshearingdistanceis25mmandtheslitaperturesizeinXdirectionis1mm，itispossibletoo

7、btainabetterphase—mapqualitybyusingahigherspatialfrequencyCCDcamerawithapixelsizeof4．65“m×4．65／,mandanimage收稿日期：2014—08—11；修订日期：2014—09—24．基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．51375136)；安徽省国际科技合作计划资助项目(No．12030603012)；中航工业产学研专项资助项目(No．CXY2013HFGD22)646光学精密工程第23卷lenswithafocuslengthof8mm．Itdemonstrat

8、esthattheshe