云纹干涉法介绍ppt.pptx

云纹干涉法 引言 云纹干涉是近20年来产生的现代光测力学中的一部分。由D. Post将高密度衍射光栅技术引入光测力学中，戴福隆利用波前理论科学解释了云纹干涉法原理，进一步完善了云纹干涉理论。云纹干涉具有高灵敏度、大量程、极好的条纹质量、非接触、实时全场观测等优点，从其诞生之日起就受到高度重视。目前云纹干涉的理论与方法研究已经基本完善，并在材料科学、无损检测、断裂力学、细观力学、微电子封装等许多领域应用广泛。 原理 D. Post最早提出云纹干涉的解释，并概括为：云纹干涉发的本质在于从试件栅衍射出的翘曲波前相互干涉，产生代表位移等值线的干涉条纹。当试件受载变形时刻制在试件表面的试件栅也随之变形，变形后的试件栅与作为基准的空间虚栅相互作用形成云纹图。 原理 当两束相干准直光A、B对称以入射角θ入射且符合关系： f=sinθ/λ 时，将获得沿试件表面法线方向的正一级衍射光波A’和负一级衍射光波B’，其中f为试件栅的频率。试件不受力时，A’和B’均为平面光波： A’=a*exp(iφa) B’= a*exp(iφb) 其中φa、φb为常数。 原理 当试件受力变形后，衍射波由平面光波变为和表面位移有关的翘曲波前A’’和B’’，其位相也发生相应的变化，两束衍射波前经过成像系统以后在照片底片上发生干涉。 翘曲波前可表示为： A’’=a×exp[i(φa+φa(x, y))] B’’=a×exp[i(φb+φb(x, y))] 原理 φa(x, y) 、φb(x, y)分别为变形引起的正负一级衍射光波的位相变化， 它们与试件表面x方向的位移U和z方向的位移W有如下关系： φa(x, y)=2π[W(1+cosθ)-Usinθ]/ λ φb(x, y)=2π[W(1+cosθ)+Usinθ]/ λ 当试件受力变形后，衍射波由平面光波变为和表面位移有关的翘曲波前A’’和B’’，其位相也发生相应的变化，两束衍射波前经过成像系统以后在照片底片上发生干涉。 原理 当试件受力变形后，衍射波由平面光波变为和表面位移有关的翘曲波前A’’和B’’，其位相也发生相应的变化，两束衍射波前经过成像系统以后在照片底片上发生干涉。 正负一级衍射光波在像平面上发生干涉，光强为： I=(A’’+B’’)(A’’+B’’)=2a{1+cos[β+δ(x, y)]} 原理 其中β=φa-φb为常数，δ(x, y)=φa(x, y)-φb(x, y)=2πu(x, y)sinθ/λ， 变形后发生变化的光程差为： Δ=λ*δ(x, y)/2π 并由此可以推导出u场上条纹位移级数N与光栅频率的关系：u(x, y)=N/f 当试件受力变形后，衍射波由平面光波变为和表面位移有关的翘曲波前A’’和B’’，其位相也发生相应的变化，两束衍射波前经过成像系统以后在照片底片上发生干涉。 应用 高温高压等恶劣环境下物体变形的测量 微电子封装组件的热变形研究 新材料细微观力学实验研究 现场测试等 应用 应用 应用 U场 V场 局部放大的U场云纹图