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1、双精度数字散斑振动测量系统第34卷第9期2000年9月西安交通大学JOURNALOFXIANJIAOTONGUNIVERSITYVo1.34N99Sep.2000文章编号:0253—987X(2000)09—0072—05,_/1—76双精度数字散振动测量系统117z贾书海,至苎赵宏,谭玉山027————西夏;,710049,西安)摘要:给出了一种双精度数字散盥振动测量系统.该系统结合了普通数字散盥离面振动测量光路和退敏感光路,可以对物体的振动进行高精度和低精度2次测量,并利用低精度的测量姑果对高精度的
2、测量结果进行相住去包裹.由于这种去包裹方法是各点独立进行的.使得该系统可以测量工程实际中复杂的非连续体的振动关键词:数字散斑;振动测量;相移;相住去包裹中圈分类__码:——～幸蠢受振动}j}J量象玩High/Low-PrecisionDigitalSpecklePatternInterferometryforVibrationMe~ement』缸Sht,YueKaiduan,zI.Hong,TanYushan(Ⅺ'JhotoagUniversity,Ⅺ且n710049,China)Abstract:Hi
3、gh/tow—precisiondigitalspecklepatternintefferometry(DSPI)ispropo~form啪sI】ringvibration.ThesystemcombinesthecommonDSPIopticalpathformeasuringout—planevibrationandthede—sensitizedopticalpath.Highandlowprecisionmeasurementsaremadesuchthatthewrappedphasemapo
4、btainedwithhighprecisioncanbeunwrappedaccordingtothatforthelowprecision.Ef—fecfivenessoftheunwrappingprocedureatthediscontinuousare8madeitpossibletoanalyzethevibra-tloncharacteristicsofcomplexanddiscontinuousstructureforengineeringapplication.Keywords:di
5、gitalspecklepatterninterferometry(DSPI);vibrationm;缸—shifting;phaseunuwapping数字散斑(talSpecklePatternInterferome.t,DsPI)是近年来发展较快的一项技术,用DSPI测量物体振动具有非接触,精度高和全场同时测量等优点,且不会影响物体的固有振动特性.其中,时问平均法是DSPI振动测量中最方便,有效的方法过去.均采用人工条纹处理的方法来获得振动信息_1,.Prypumiewicz在1989年提出了贝塞
6、尔条纹移动法.用来自动获取振动信息J.该方法利用振动相移技术使贝塞尔条纹移动,并用类似于相移解调余弦条纹的方法来解调贝塞尔条纹.这种方法要对测得的振幅相位图进行相位去包裹,而当物体为复杂的非连续体时,相位去包裹是非常困难的.Ellingsrud在1992年提出了测量物体微小振动的贝塞尔函数线性近似法…4,这种方法虽可定量测量物收稿日期:1999-12-02作者简介:贾书海,男,1969年9月生,博士生;谭玉山(联系人),男,机械工程学院擞光与红外应用研究所,教授,博士生导师基金项目:国家自然科学基金资助
7、项目(59905O20)第9期贾书海.等:积精度数字散斑振动测量系统体的振幅和相位,并且无需相位去包裹,但其测量范围很小.只能钡5小于30nm的微小振动,当振幅大于30rllTl时,此方法失效.本文给出了一种双精度DSPI振动测量系统.该系统采用退敏感光路来扩大贝寒尔函数线性近似法的测量范围.用贝塞尔条纹移动法和线性近似法对物体振动进行高精度和低精度2次测量,并根据低精度的测量结果对高精度的测量结果进行相位去包裹,从而得到高精度的振幅分布.由于这种相位去包裹技术无需周围点的信息,各点去包裹是独立进行的,
8、所以该系统可用于工程实际中复杂的非连续结构的振动特性分析.1系统结构整个测量系统的结构及光路布置如图1所示.5mWHe-Ne激光器发出的波长为632.8nm的激光.通过多个分束镜(BS)分成4束光(B1,B2,B3,154),其中光束B1,B2构成了普通DsPI离面振动测量光路,称为光路1;光束133,154构成退敏感光路,称为光路2.B1,B2形成一散斑干涉场,133,154形成另一散斑干涉场.CCD摄像机将散斑干涉场的光强信息转换为视频
