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现代检测理论与技术 Advanced Theory And Methods In Nondestructive Inspection  力学系无损检测研究室 何玉明 教授 讲授内容 专题一、微位移场的现代检测方法 激光全息干涉度量术 激光散斑照相术 白光散斑照相术 激光散斑干涉术 专题二、干涉条纹图的处理方法 图像系统简介 数字图像预处理 干涉条纹图的处理方法 专题三、结构变形的三角几何测量方法 测试原理与系统 逐点测量方法 全场测量方法 专题四、相关测量与分析技术 原理与系统 在流体速度场、超声检测及变形场分析中的应用 主要参考书 1、“实验应力分析” ， 清华大学 张如一等编 2、“图像处理与识别 ” ， 张洪刚编 北京邮电大 学出版社 3、“现代光测力学”，?戴福隆 方萃长 刘先龙 金观昌 刘宝琛 蔺书田编，科学出版社? 3、再现方式 全息照相再现装置 4、全息照相原理分析 假设投射到全息底片上的物光波其复振幅为 ，参考光的复振幅为 ，当物光和参考光同时到达全息底片时，合成光波的复振幅为 实验装置 激光器、防震系统、光学元件以及记录介质。 氦氖激光器，波长为6328? ； 全息底片，分辨率为3000/mm； 实验成功条件 物光和参考光光程相等，其光程差必须在激光器的相干长度以内。 参考光和物光的光强比要合适 。 参考光和物光的夹角不宜过大 ，不要超过300。 6 全息干涉位移测量 6.1 两次曝光法 采用图1所示装置，物体变形前，在全息底片上曝光一次，物体变形后在同一张底片上再曝光一次. 6.1 两次曝光法 设物体变形前后的光波复振幅分别为 6.1 两次曝光法 6.1 两次曝光法 6.1 两次曝光法 物体位移与光程差的几何关系 物体位移与光程差的几何关系 物体位移与光程差的几何关系 物体位移与光程差的几何关系 6.2 实时法 6.2 实时法 6.3 二维位移场分析 6.3 二维位移场分析 7 全息干涉振动测量 应用：悬臂梁的位移测量 应用：悬臂梁的位移测量 Separated image-holography Holographic fringes near a crack-tip. a)~d) under different steps of loads; e) plastic area after unloading. Speckle Young’s fringes analysing results Holographic fringes duo to thermal distortions of a milling machine 三维位移测量技术 双散斑场干涉测量技术（ESPI） 变形前物光： 变形前参考光 变形前复合光波： 变形前复合光波光强： 变形前复合光波光强： 变形前复合光波光强： 二维位移测量光路图 对于H1， 对于H2， 二维位移测量光路图 常采用几个特殊的情况 1） 2）?1= ?2 全息干涉用于振动测量是一种很理想的方法，它可以直接得到振动物体表面的振型，振幅分布、相位分布等振动特性的主要参数。由于测量是不接触式的，可以避免附加质量对运动物体的影响；不受频率范围的限制；振幅测量范围很大且对物体表面无特殊要求。 振动分析时通常采用时间平均法和频闪法。 7.1 时间平均法 设物体作简谐振动，其振动方程为Asinωt，则由于物体振动而产生的相位变化为 7.1 时间平均法 设物体作简谐振动，其振动方程为Asinωt，则由于物体振动而产生的相位变化为 设物光为 ，参考光为ur；曝光时间为t，曝光量为E，只考虑虚像部分，则 7.1 时间平均法 设物光为 ，参考光为ur；曝光时间为t，曝光量为E，只考虑虚像部分，则 全息底片经过曝光处理后，振幅透射率与曝光量成线性关系，则再现虚像的光强为 当θ 1＝ θ2＝0 7.1 时间平均法 当θ 1＝ θ2＝0 7.1 时间平均法 燃气轮机叶片在各阶固有频率下的条纹图 7.2 频闪法 频闪法是采用与振动物体同步的闪光照明，对振动物体一个周期内的两个瞬态间的两种振动状态，如振幅的正负最大值位置或一个零位一个振幅最大值位置，进行曝光拍摄全息图。这样的全息图记录了物体的两种变形状态。再现时呈现出两种状态互相干涉的条纹，它表明了变形差，即表示振幅等高线的干涉条纹，这与通常两静止光波干涉一样构成以余弦强度变化的干涉条纹。再现光强为 当d＝