[发明专利]散斑干涉与剪切散斑干涉的测量系统及测量方法

说明书

本发明提供一种散斑干涉与剪切散斑干涉的测量系统及测量方法，涉及光学测试技术领域。其特征在于：包括激光器和分束镜，所述激光器发射的激光经所述分束镜分为透射光和反射光；所述透射光经扩束镜扩束后照射至被测物形成漫反射光，所述反射光依次经光纤、透镜和分光棱镜后作为参考光进入光路；所述被测物表面的漫反射光依次经光阑、成像透镜和迈克尔逊剪切装置后，获得具有剪切量的两束物光；所述具有剪切量的两束物光和光纤引入的参考光在CCD相机的靶面上干涉，形成散斑干涉图。本发明可对被测物进行散斑和剪切的同步动态检测，是一种无损、全场、高精度的测量系统。

技术领域

本发明涉及光学测试技术领域，具体涉及一种散斑干涉与剪切散斑干涉的测量系统及测量方法。

背景技术

数字散斑干涉和数字剪切成像都是一种实时、全场、非接触的光学测量方法，近年来在汽车和航空航天行业的复合材料无损检测方面被广泛应用并发挥着积极的作用。其中散斑干涉系统仅可测量变形信息，而数字剪切成像系统则测量变形的一阶导数，即应变信息。在实际应用中，不论是变形信息还是应变信息，都是用于缺陷检测和评估的关键参数。

通常，变形和应变可以相互转换。变形通过推导计算可以得到应变分量，而应变也可以通过数值积分来获得变形。然而，单纯数值上的计算通常较为复杂，且容易累积误差，得不到理想的结果。因此，开发同时测量变形及应变的共用测量系统以应对实际应用的需求就显得尤为重要。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种散斑干涉与剪切散斑干涉的测量系统及测量方法，其能够实现对被测物的变形和应变的同步动态检测，测量系统结构简单，测量方法便捷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一方面，一种散斑干涉与剪切散斑干涉的测量系统，所述测量系统包括：

激光器；

分束镜，所述激光器发射的激光经所述分束镜分为透射光和反射光；

其中，所述透射光经扩束镜扩束后照射至被测物形成漫反射光；所述反射光依次经光纤、透镜和分光棱镜后作为参考光进入光路；

所述漫反射光依次经光阑、成像透镜和迈克尔逊剪切装置后，获得具有剪切量的两束物光；

所述具有剪切量的两束物光和光纤引入的参考光在CCD相机的靶面上干涉，形成散斑干涉图。

优选的，所述系统还包括4f系统前置透镜和4f系统后置透镜；

所述漫反射光依次经光阑、成像透镜、4f系统前置透镜和迈克尔逊剪切装置后，获得具有一定剪切量的两束物光；

所述具有剪切量的两束物光经4f系统后置透镜和光纤引入的参考光在CCD相机的靶面上干涉，形成散斑干涉图。

优选的，所述迈克尔逊剪切装置包括反射镜和分光棱镜。

优选的，所述激光器为具有不同波长的三个激光光源；所述分束镜和扩束镜为三个对应于不同的激光光源；所述光纤为三个对应于不同的分束镜；所述分光棱镜为三个对应于不同的光纤；所述CCD相机为彩色相机。

另一方面，一种散斑干涉与剪切散斑干涉的测量方法，包括以下步骤：

步骤1：采集所述具有剪切量的两束物光和光纤引入的参考光在CCD相机的靶面上干涉形成的散斑干涉图的强度I；

步骤2：对所述散斑干涉图像的强度I进行傅里叶变换得到散斑干涉图像的空间频谱FT(I)；

步骤3：设置滤波窗口提取含有相位信息的频谱部分，对提取的频谱区域进行傅里叶逆变换，可获得散斑干涉和剪切散斑干涉的相位分布；