[实用新型]面内位移和离面位移同时测量的激光散斑测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量微小位移的激光散斑测量装置，具体的说是涉及一种利用激光散斑同时测量面内位移和离面位移的装置。

背景技术

激光散斑是指当激光照射在粗糙物体上后，散射的光线在成像空间相互干涉形成的明暗相间的斑点。激光散斑携带了被测物体的信息，通过对散斑场的分析可以得到被测物体的变化信息。激光散斑测量方法具有光路简单、全场测量、非接触等优点；因而，在无损检测领域得到了广泛的应用。经文献检索，专利“飞秒激光散斑相关法测量微小位移的装置和方法”(授权号为ZL20061002662.1，授权日为2008.04.02)，通过对物体变形前后两幅散斑光强图的相关运算能够实现亚像素位移的精度测量，不足之处是该方法需要飞秒激光系统，由于该系统昂贵且不易维护，限制了其实际应用范围；专利“X射线散斑装置及其在微位移测量中的应用”(授权号为ZL200510023203.3，授权日为2008.07.02)，该专利采用X射线作为散斑测试光源，比可见光测量精度提高了3-4个数量级，但X射线对人体健康有害，该方法不宜普及，仅适合特定场合下的检测；专利“便携式离面位移测量仪”(授权号为ZL200610024418.1，授权日为2008.03.12)，该装置具有结构紧凑、可测量离面位移的特点；而很多时候物体的面内位移与离面位移同时发生，这就丢失了物体面内位移的信息。

分析可知，在现有公开的文献资料中，在对激光散斑测量方法及其应用研究方面，尚缺少对测试条件要求低、能同时测量物体形变的面内位移与离面位移的装置与方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种面内位移和离面位移同时测量的激光散斑测量装置，通过一次布置光路，同时实现被测物体形变的面内位移和离面位移分布信息的测量，并且具有简单易行、快速、准确的优点。

本实用新型的为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种面内位移和离面位移同时测量的激光散斑测量装置，设有连续波激光器，在该连续波激光器的光束前进方向依次设有准直扩束器、偏振分束器Ⅰ；经偏振分束器Ⅰ后，激光束分为透射光Ⅰ和反射光Ⅰ，反射光Ⅰ与透射光Ⅰ成90°夹角，反射光Ⅰ作为物光束Ⅰ直接照射在被测物体上；透射光Ⅰ前进后照射在偏振分束器Ⅱ上，透射光Ⅰ又被分为透射光Ⅱ和反射光Ⅱ；透射光Ⅱ前进后照射在反射镜Ⅰ上，偏折90°后照射在反射镜Ⅱ上，然后，再偏折90°后作为物光束Ⅱ照射在被测物体上；反射光Ⅱ照射在反射镜Ⅲ上，被反射后垂直照射在偏振分束器Ⅳ上，经偏振分束器Ⅳ后分为透射光Ⅴ和反射光Ⅴ，反射光Ⅴ作为参考光；

所述的物光束Ⅰ和物光束Ⅱ以相同的入射角对称照射在被测物体上；

所述的照射在被测物体上的物光束Ⅰ和物光束Ⅱ经被测物体散射后，散射光照射在会聚透镜上，会聚后又照射在偏振分束器Ⅲ上，散射光经偏振分束器Ⅲ后分为透射光Ⅲ和反射光Ⅲ，反射光Ⅲ作为成像光束Ⅰ进入CCD相机Ⅰ成像，然后存储进计算机；透射光Ⅲ照射在偏振分束器Ⅳ上，经偏振分束器Ⅳ后分为透射光Ⅳ和反射光Ⅳ；透射光Ⅳ和参考光一起进入CCD相机Ⅱ成像，然后存储进计算机。

本实用新型的使用过程，其具体步骤如下：

（1）将连续波激光器、准直扩束器、偏振分束器Ⅰ、偏振分束器Ⅱ、偏振分束器Ⅲ、偏振分束器Ⅳ、反射镜Ⅰ、反射镜Ⅱ、反射镜Ⅲ、会聚透镜、CCD相机Ⅰ、CCD相机Ⅱ和计算机按照上文装置所述布置好测量光路；

（2）打开连续波激光器电源，连续波激光器发出激光束，物光束Ⅰ和物光束Ⅱ以相等的入射角对称的照射在被测物体上，利用CCD相机Ⅰ记录下被测物体变形前的面内位移散斑场Ⅰ₁，存储进计算机；

（3）同时，利用CCD相机Ⅱ记录下被测物体变形前透射光Ⅳ和参考光相互干涉形成的离面位移散斑场                                                ，然后存储进计算机；

（4）被测物体变形后，利用CCD相机Ⅰ记录下变形后的面内位移散斑场Ⅰ₂，存储进计算机；

（5）同时，利用CCD相机Ⅱ记录下被测物体变形后的离面位移散斑场，存储进计算机；