激光散斑干涉
激光散斑检测中剪切散斑干涉术和相移ESPI技术介绍讲解
孙小勇周克印王开福
（南京航空航天大学无损检测中心南京中国２１００１６）
摘要：本文介绍了剪切散斑干涉术和相移ＥＳＰＩ技术成像的原理，对剪切散斑干涉术和相移ＥＳＰＩ技术应用于无损检测领域中散斑图像的获取方法进行了说明，列举了两种方法所得的散斑图，并比较了剪切散斑干涉术和相移ＥＳＰＩ技术在无损检测领域的应用，可为激光散斑检测技术应用到无损检测工作提供有益的参考。
被测物
图ｌ电子散斑剪切干涉的光路系统
因此，电子剪切散斑干涉是同一个物体的两个剪切像的干涉。物面上的一点，经过剪切装置后，在像面上形成相邻两个点。假定是在ｘ方向剪切，由剪切镜产生的物面上的剪切量为６。．对于整个物体来说，在像平面上形成了两个相互剪切的像，它们的波前分别为：１３９
Ｆ＠，Ｙ）＝Ａｅｘｐ［ｑ）ｘ，ｙ）】（１）
ｔｅｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ
ＴｅｓｔＳｈｅａｒｏｐｈｙＰｈａｓｅ—ｓｈｉｆｔｉｎｇＥＳＰＩ１４３
在激光散斑应用于无损检测领域过程中，出现了剪切散斑干涉和相移ＥＳＰＩ两种技术，本文将就两种技术进行介绍并比较其在应用过程中的差异。
１、剪切散斑干涉技术：
１．１剪切散斑干涉的原理
电子剪切散斑干涉技术能直接测定位移的微分，对于应变非常有利。其基本原理是一般散斑干涉测量和剪切机理的结合，其装置是在一般散斑干涉测量光路的透镜前加上错位元件一剪切镜，通过不同的剪切元件，形成剪切散斑。其光路如图１所示，由激光器发出的激光经扩束镜照射在具有漫反射的物体上时，漫反射的光线通过剪切镜将产生偏折，在像平面上产生两个错位的像。它们在像平面上互相干涉，形成散斑干涉图像。该图像通过透镜由ＣＣＤ经图像卡采集到计算机中，并对变形前后的两幅散斑图像做相减模式处理，在计算机显示屏上即可实时显示物体变形信息的散斑条纹图。
激光投影散斑的原理消除方法
激光投影散斑的原理消除方法
散斑的原理主要涉及两个方面：干涉和散射。
干涉是指光线在不同空间位置相遇并发生干涉现象。
当激光光束照射
到表面时，光线会与表面的不均匀性相互干涉，产生明暗相间的干涉条纹。
这些干涉条纹表现为亮暗相间的斑点，即散斑。
散射是指入射光线在表面上发生多次反射、折射和散射后形成的新纯
散射光线。
当光线照射到粗糙的表面时，表面的微小不均匀性会使光线发
生散射，产生各向异性的光斑分布。
这些散射光线与光束的主要传播方向
垂直，导致光斑扩散。
消除激光投影散斑的方法主要包括以下几种：
1.采用均匀光源：利用面积光源或光纤光源作为激光投影的光源，可
以有效减小激光光束的空间相干性，降低散斑产生的程度。
2.使用光学元件：在激光投影光路中添加一些光学元件（如衍射光栅、透镜、滤波器等），可以调制光线的传播方向和相位，减小散射和干涉对
散斑的影响。
3.表面处理：改变被照射物体的表面形状和光学特性，例如镀膜、研磨、抛光等，可以减少散射和干涉效应，降低散斑的产生。
4.图像处理：通过图像处理的方法，如滤波、聚焦等，可以减小散斑
对投影图像的影响，提高图像的清晰度和质量。
5.高斯光束：将光源转换成高斯光束，可以减小激光光束的相干性，
使散斑的能量分布更加均匀，降低干涉和散射的影响。
总之，对于激光投影散斑问题，需要综合应用光学技术、图像处理技术和表面处理技术等手段，综合考虑物体表面特性、光源特性和光学系统特性，从不同方面进行改进和优化，以达到最佳的散斑抑制效果。
激光散斑干涉实验
激光散斑干涉实验激光散斑干涉实验摘要:激光散斑测量法是在全息方法基础上发展起来的一种测量方法，这种方法具有很强的实用价值。
散斑位移测量不仅可以实现离面微位移的测量，也可以进行面内微位移测量。
主要是对面内微位移进行了测量研究，利用设计的测量系统将物体发生位移前后的散斑图由CCD记录下来，分别用数字散斑相关法和散斑照相法对散斑图像进行了分析处理，并得出了相应的结论。
关键词:激光散斑;位移测量;数字图像处理一、引言激光自散射体的粗糙表面漫反射或通过透明散射体（毛玻璃等）时，在散射表面或附近的光场中会形成无规则分布的亮暗斑点，称为激光散斑。
激光散斑在全息图上是一种有害的背景噪声，但由于散斑携带了光束和光束所通过物体的光学信息，于是产生了广泛的应用。
例如，用散斑的对比度测量反射表面的粗糙度；利用散斑的动态情况测量物体运动的速度；用散斑进行光学信息处理，甚至利用散斑验光等等。
但应用领域最广的是散斑干涉测量技术。
散斑干涉技术在机械工程方面可以用于测量物体表面的形变和裂纹、损伤和应力分布，在天文学方面可以测量大气的扰动和温度场分布，在医学、力学和光处理等领域也有广泛的影响。
二、实验2.1实验测试系统散斑干涉测量离面位移光路图如下图所示2.2实验原理（1）激光散斑当相干光照射一个粗糙物体的表面（或通过透明的粗糙面）时，在物体表面前的空间，可得到一种无规律分布且明暗相间的颗粒状光斑，称为散斑。
由于激光的高度相干性，表面散射光在空间中随机相干叠加后会形成一些亮暗分明的区域，且呈现无规则分布，按照在散射面有无透镜，可以将散斑场划分为主观散斑和客观散斑，由于透镜的使用，主观散斑又被称为成像散斑。
（2）利用散斑干涉术测量面内位移散斑干涉计量就是将物体表面空间的散斑记录下来，当物体运动或由于受力而产生变形时，这些随机分布的散斑也随之在空间按一定规律运动。
因此能利用记录的散斑图分析物体运动或变形的有关信息。
当测量物体在面内发生位移时，通常在被测物体位移前，将散斑记录下来，然后使物体垂直于光轴发生一微小面内位移d，再次记录。
激光散斑干涉
激光散斑干涉电子散斑一、实验内容：1．了解电子散斑干涉原理；2．掌握干涉光路及图像处理软件；3．学会使用本系统来测量三维离面位移。
二、实验仪器：成像透镜被测物体的平面镜氦氖激光器CCD摄像机分光镜扩束器图一xgs-1电子散斑干涉(espi)实验系统三、实验原理：电子散斑干涉法是用激光光束直接照射到测试表面，再用电子摄像机采集其变形前后表面散斑颗粒干涉形成的条纹，以测定其离面位移的一种新型、先进的测试技术，其光路如下图所示，图二为测量离面位移（即前后沿z轴方向的位移w）的光路，由激光器1发出的激光束，经扩束镜2及准直镜3形成光斑放大了的准直光，再经分光镜4分成两束，一束照射到反射镜5再返回，另一束照射到被测物6的表面再返回，两束返回的光束干涉形成干涉条纹，也就是一系列等位移线n，则离面位移为w=λn/2式中λ为测试光的波长，n为条纹的级数。
图二光路图四、实验步骤：1.放置平台并将其调平。
2、各个实验仪器的位置参看图一，先把各个仪器的中心高度调至共轴。
3.使激光器发出的光束平行于工作平台的工作表面。
分别放置扩束器和准直器，调整准直器，使经过扩束器的激光变成平行光。
平行光束应穿过光路（分束器、被测物体、反射器等）中部件的中心，并与平台平行。
在扩束器前面放置一个偏振器，以调整亮度，防止损坏CCD相机。
4、放入被测物品和ccd摄像机，调节分光镜上二维调整台的微调旋扭，使被物品反射的光的中心照射到ccd摄像机接收表面上。
5.然后放入平面镜，使平面镜和分束器之间的距离与被测物体和分束器之间的距离相同，并调整反射光束的中心，使其也入射到CCD相机的接收面上。
此时，可以在图像采集软件上看到干涉条纹。
最后，放入聚焦透镜，调整透镜和CCD之间的距离，以获得屏幕上最清晰、最完整的图像。
调整反射器上二维调整框的微调旋钮，使获得的图像的干涉条纹最清晰，处于中心位置。
6、这时就可以给物品加压，调节物品架上的旋扭给物品加压，随着旋扭的调节，电脑的屏幕上出现的干涉条纹越来越多，且为同心圆环。
散斑干涉
peckle也称斑纹。
自1960年激光器问世后不久，人们就观察到了一种现象：被激光照明的物体，其表面呈现颗粒状结构。
这种颗粒状态被取名为“激光散斑”。
这种强度随机分布的散斑图样，可以由激光在粗糙表面反射或激光通过不均匀媒质时产生。
因为大多数物体表面对光波的波长（以氦氖激光器为例，λ≈0.6μm）来讲是粗糙的，由于激光的高度相干性，当光波从物体表面反射时（图1），物体上各点到适当距离的观察点的振动是相干的。
因此观察点的光场是由粗糙表面上各点发出的相干子波的叠加。
因为粗糙度大于光波波长，所以物体各点发出子波到达观察点的位相是随机分布的。
相干叠加结果就产生了散斑的随机强度图样──颗粒状。
显然，这种随机强度分布图样可用统计方法来描述。
从牛顿时代起一些科学家就观察到散斑现象。
I.牛顿在当时就解释过为什么能观察到恒星的闪烁现象而观察不到行星的类似现象。
现在人们知道这两类星体的空间相干性是不同的。
1877年K.埃克斯纳研究散射光干涉现象时，在夫琅和费衍射亮环内观察到辐射颗粒状散斑图样，这种辐射状是光源单色性不够引起的。
1914年M.von劳厄发表的夫琅和费照片更清楚地显示了辐射颗粒状结构，并讨论了它的统计特性。
但是对散斑现象作大量深入的研究，以及开辟日益广泛的应用，还是在激光器出现之后。
激光器是散斑研究和应用的理想相干光源。
人们对散斑的统计性质进行了深入的研究，包括相干和部分相干、偏振和部分偏振等情况。
因为散斑图样对相干成像系统来讲，是一种很讨厌的相干“噪声”，它限制了成像系统的分辨率。
为此人们曾致力于把散斑效应减至最小的研究，但是进展不大。
相反，近年来在利用散斑的特点应用于各个领域却取得了不少进展。
散斑干涉量度术它为非镜面反射物体提供了一种高灵敏度测量方法。
利用散斑图样可以测量物体的位移、振动和形变，成为无损检验的重要手段之一。
它的优点是可以调节散斑大小以适应检测器（胶片、电视等）的分辨率而并不降低精度。
利用散斑的统计性质可以测量物体表面粗糙度，假若表面均方根粗糙度小于照明光波的波长，则粗糙度可由散斑的反衬度来测定。
激光散斑干涉测微原理与应用
Ｖｏ．１ Ｎｏ １ ９ ．３ Ａｕ ．２ ０６ ｇ ０
激 光散 斑 干涉 测 微 原 理 与应 用
高海 燕 ， 李 聪 ， 志刚 赵
，
（・华北 水利 水 电学 院 ， 南 郑 州 ４ ０ ０ ；．河南 农业 大学 河南 郑 州 ４ ０ ０ ： １ 河 ５０ ２ ２ ５ ０ ２ ３ 河 南 国防科学 技术 工业 委员 会 ， ． 河南 郑 州 ４ ０ ０ ） ５ ０ ２
置双孑 径 地阑 ， Ｊ Ｌ Ｌ 两ｉ孑 间距 为 ｔ Ｌ 、 ， 小孑 直径 为 ｄ要求 ｔ 录 ， ＞ｄ 记 ｏ
当 ６ ±ｒ ± １， ５ｒ ｍ １ ３ｒ ± １ ， Ａ时 ，最小 ， Ｉ 即
ｌ ＝２ ａ（ ） （ ［ ２ｘ ＋ ｘ＋厶’ ｌ ｃ１ ｏ
【 摘 要 】 斑 是激 光束 投 射 到 粗 糙 光 学表 面上 产 生 的 斑 点 状 图样 人 们 利 用散 斑 可 以探 测 微 小 的 位 移 ， 就是 散 这 散 斑 计 量 。 文介 绍 了散 斑 干 涉 法 的原 理 及 两 个 用数 字散 斑 干 涉法 进 行 的 实验 本 测 量 火 箭 固体 燃 料 在 机械 和 热 栽 荷 作 用 下 的性 能 ， 用数 字散 斑 干 涉 法 来检 测 金 属 表 面的 缺 陷 。 利
当激 光束 投 射 到 一 光学 粗 糙 表 面 （ 表 面 平 均起 伏 大 即
于光 波 波 长量 级 ） 时 ， 上 即呈 现 出 用普 通 光 见 不 到 的 斑点 状
式 中 ６是 由于形变 引起 点 和 ＋△ 。 相对 位移产 生 点
图样 。 中每 一 个 斑 点称 为散 斑 （ｐ ｃｌ）整 个 图样 称 为 散 的纯相 位变 化。底 片上记 录 的总光强度 可表 示成 １： 其 ｓｅｋｅ ， ４ １
激光散斑检测中剪切散斑干涉术和相移ESPI技术介绍讲解
在激光散斑应用于无损检测领域过程中，出现了剪切散斑干涉和相移ＥＳＰＩ两种技术，本文将就两种技术进行介绍并比较其在应用过程中的差异。
１、剪切散斑干涉技术：
１．１剪切散斑干涉的原理
电子剪切散斑干涉技术能直接测定位移的微分，对于应变非常有利。其基本原理是一般散斑干涉测量和剪切机理的结合，其装置是在一般散斑干涉测量光路的透镜前加上错位元件一剪切镜，通过不同的剪切元件，形成剪切散斑。其光路如图１所示，由激光器发出的激光经扩束镜照射在具有漫反射的物体上时，漫反射的光线通过剪切镜将产生偏折，在像平面上产生两个错位的像。它们在像平面上互相干涉，形成散斑干涉图像。该图像通过透镜由ＣＣＤ经图像卡采集到计算机中，并对变形前后的两幅散斑图像做相减模式处理，在计算机显示屏上即可实时显示物体变形信息的散斑条纹图。
激光散斑血流成像原理
激光散斑血流成像原理激光散斑血流成像（Laser Speckle Imaging，LSI）是一种用于无创、实时监测和成像生物组织血流动力学的技术。
下面将详细介绍激光散斑血流成像的原理。
1.激光散斑现象：当一束激光照射到光滑表面上时，由于表面微小不均匀性引起的散斑现象会产生。
这是由于光波在不同的相位干涉导致的光强分布不均匀，形成了明暗相间的斑纹。
2.血流对散斑的影响：当散斑照射到组织或器官上时，组织中的血液流动会引起散斑的变化。
血液的运动会导致光程差的变化，进而改变了干涉的情况，使得散斑图案发生了变化。
3.散斑血流成像原理：激光散斑血流成像利用了血液流动对散斑图案的影响。
当组织内的血液流动较慢时，干涉效应较强，散斑图案中的高频成分较多，使得散斑图案呈现出较大的空间变化。
而当血液流动较快时，干涉效应减弱，散斑图案中的高频成分减少，使得散斑图案呈现出较小的空间变化。
4.图像获取和分析：在激光散斑血流成像中，使用CCD相机或CMOS相机捕捉散斑图案，并将其转换为数字图像。
然后，通过对图像进行处理和分析，可以得到血流速度和血流量等相关参数。
5.应用领域：激光散斑血流成像已广泛应用于生物医学研究、临床诊断和药物开发等领域。
它可以提供非侵入性、实时和定量的血流信息，有助于了解血流动力学在生理和病理过程中的作用。
总结起来，激光散斑血流成像利用散斑现象和血液流动对散斑的影响，通过图像采集和分析，实现对生物组织血流动力学的实时监测和成像。
这一技术在医学和生命科学领域具有广泛的应用前景，为研究血流动力学提供了重要工具和手段。
希望以上内容对你理解激光散斑血流成像的原理有所帮助！。
doe 原理 激光散斑
doe 原理激光散斑Doe原理激光散斑激光散斑是激光技术中的一个重要概念，也是很多领域中的研究热点。
在激光散斑的研究中，Doe原理起到了关键的作用。
本文将针对Doe原理和激光散斑进行详细的介绍和解释。
Doe原理是Diffractive Optical Elements的缩写，中文意为衍射光学元件。
Doe原理是基于衍射现象的一种技术，它通过改变光波的相位和振幅分布，实现对光波的精确控制。
Doe原理可以用来调制激光光束的强度、相位和方向，从而产生所需的光场分布。
激光散斑是指激光通过透镜或其他光学元件后，在焦面上形成的一种光场分布。
激光散斑通常是一个光强均匀分布的圆斑，圆斑的尺寸和形状与激光光束的特性和光学元件的参数有关。
激光散斑的形成是由于激光波前的相位差和振幅差在焦面上的干涉效应。
Doe原理在激光散斑的研究中起到了重要的作用。
通过Doe原理，可以精确地控制激光光束的相位和振幅分布，从而实现对散斑的调制。
利用Doe原理，可以改变激光散斑的形状、尺寸和强度分布，满足不同应用领域的需求。
在实际应用中，激光散斑具有广泛的应用价值。
例如，在光通信领域，激光散斑可以用于实现高速数据传输和空间分集技术。
在光刻技术中，激光散斑可以用来实现微米尺度的图形曝光和精细图案的制作。
此外，激光散斑还在激光雷达、光学成像等领域具有重要的应用。
Doe原理的研究和应用也面临着一些挑战。
首先，Doe原理的设计需要考虑到光学元件的参数和激光波的特性，具有一定的复杂性。
其次，Doe原理需要精确的光学加工技术和高质量的光学元件，这对制造工艺提出了一定的要求。
此外，Doe原理的应用还需要考虑到光学系统的稳定性和可靠性等问题。
Doe原理在激光散斑的研究和应用中发挥着重要的作用。
通过Doe 原理，可以实现对激光散斑的精确调制，满足不同应用领域的需求。
随着激光技术的不断发展和应用的深入，相信Doe原理在激光散斑领域的研究和应用会取得更多的突破和进展。
激光电子散斑干涉测量受热金属形变
即 。ｒ （）＝Ｕ（）ｘ ［ 。 ｒ 一 ｒ ］。由于变形 ０ｒｅｐ （） △ （） 前后参考光波维持不变 ， 因此位移后的合成光强为
维普资讯
ｆ ｌｎ ｙａ ｉ ｓｅｋｅｉｔ ｅ ０ ｉ ｐａ ｅｄｎ ｍｃ ｐｃｌ ｎｅ ｍｍｅ ｙ Ａ ｐ Ｏ ｔ ２ ０ ； ４ ） ｒｎ ｆ ｔ ． ｐ ｌ ｐ， ０ ３ （ ２ ： ｒ
２ — ２ ８ ５１ ５ ２ Ｈｕ ｇ Ｙ ｎ Ｙ．Ａ ｈ ｓ ｈ ｆ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｆ ｒａ ｔ ｍａ ｉｎ ｏ ｈ ｓ ｅｅ ｍｉ ｐ ａ ｅ ｓ ｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｏ ｕ ｏ ｔ ｆ ｐ ａ ｅ ｄ ｔ ｒ － ｔ ｏ ｎ ｔ ｎ ｎ ｉｉａ ｓ ｅ ｒ ｇ ａ ｈ ． Ｐ ｏ ｅ ｄ ｎ ｓ ｆ Ｅ ａ ｉ ｉ ｄ ｇ ｔｌ ｈ ａ ｏ ｒ ｐ ｙ ｏ ｒ ｃ ｅ ｉ ｇ ｏ Ｓ Ｍ Ｃ ｎ ｅ ｅ ｃ ｏ ｆｒ ｎ ｅ， １ ９４； ４ － ５ ９ １： ８－ ２ ３ Ｒａ ｔｇ ｓｏ ｉＰ Ｋ．Ｄｉｉ ｐ ｃ ｌ ａｔ ｒ ｎ ｅ ｅ ｇｔ ｓ ｅ ｋ ｅ ｐ ｔ ｎ ｉ ｔｆ ｍｍｅｒ ｎ ｅ ａｅ ｅ ｈ ｌ ａ ｅ ｔ ａ ｄ ｒ ｌｔ ｄ ｔｅ － ｙ
并对受 热 金 属 的 表 面 形 变 进 行 了三 维 面 内位 移 测 量 ， 到 了金 属形 变 的三维 图象 。 得
１ 激光 电子散斑干涉测量物体形变原理
电子散斑 干涉 技 术 是 利 用 被 测 物 体 的光 学 粗 糙 表面所 造 成 的漫 反 射 光 与参 考 光 之 间 的干 涉 进
文献标志码
Ｂ
由于散 斑干涉 技术 测 量 具 有 非接 触 、 高精 度 和
【精品】激光散斑检测技术
【关键字】精品《无损检测导论》课程论文激光散斑检测技术在航空领域的应用一、应用背景复合材料在航空、航天、兵器、船舶、汽车、建筑、医疗、制药、压力容器、橡胶工业等行业中占的比例越来越大，然而复合材料在生产和使用过程易产生开胶、分层、冲击损伤、渗水、蜂窝变形等缺陷，缺陷的扩展给装备带来安全隐患。
目前国内复合材料的检测普遍采用落后的敲击法、超声波、声阻检测方法，这些方法普遍存在灵敏度低、对操作者要求高、缺陷难以定量和定位、检测速度慢等问题。
国外普遍采用先进的激光错位散斑成像无损检测技术，不仅检测灵敏度高，缺陷可以直观数码成像，还可以精确测量缺陷的尺寸、位置，操作简捷方便、速度快，成为复合材料生产或现场无损检测专门解决方案。
成立于1977年的美国激光技术有限公司(LTI)是世界激光散斑成像无损检测技术的领导者，其激光散斑成像技术克服了其它检测手段和早期激光干涉检测技术的许多瓶颈和局限，广泛应用于飞机、火箭、卫星、导弹、舰船、飞船、装甲等生产或在役检测，在实践中证实了巨大的成本效益和超强的无损检测能力。
二、发展激光散斑检测技术于八十年代初期开始应用于无损检测领域，纵观激光检测技术的发展历史,经历了几个发展阶段。
20世纪80年代,出现了激光全息技术,虽具有灵敏度高的优点,也存在着干版化学处理繁琐、必须在隔振台和一定暗室条件下才能工作的缺点。
通过CCD摄像机取代干版、隔振性能改善等一系列改进,出现了电子散斑干涉技术(ESPI),但其还不能适应现场检测的需要,目前已进入到激光错位散斑技术 (shearography)时代。
激光错位散斑干涉技术该技术具有全场性、非接触、无污染、高精度和高灵敏度、快速实时检测等优点适用于蜂窝夹层结构、橡胶轮胎、复合材料粘结质量的检测，并已在航空、航天、汽车和建筑等领域得到了广泛的应用三、基本原理激光错位散斑干涉也称剪切散斑，是在单光束散斑干涉的基础上，利用有一定角度的玻璃光楔使得成像平面上造成特定的错位，在照相干板得到双曝光错位散斑图，再以适当的光路布置显现出条纹进行分析通过被检物体在加载前后的激光散斑图的叠加，从而在有缺陷部位形成干涉条纹。
激光散斑干涉电子测量
激光散斑干涉电子测量技术摘要：激光散斑干涉测量就是根据与物体变形有内在联系的散斑图, 将物体表面位移或变形测量出来。
介绍了激光散斑干涉技术的物理学基础、检测方法及其应用。
说明它是一种非常便捷、先进、并具有发展潜力的光测技术。
1. 引言用相干激光照射表面粗糙的物体, 按照惠更斯的原理, 在物体表面散射的光, 尤如无数新的点光源发出相干子波, 它们相互之间将产生相长或相消干涉。
在物体表面的前方空间出现无数随机分布的亮点与暗点, 形成一幅很复杂的散斑图。
人们发现, 散斑的尺寸和形状, 与物体表面的结构、观察位置、光源和光源到记录装置之间的光程等因素有关。
当物体表面位移或变形时, 其散斑图也随之发生变化, 物体散斑虽为随机分布。
但物体变形前、后散斑有一定规律, 且常有物体表面位移或变形的信息。
散斑干涉计量就是根据与物体变形有内在联系的散斑图, 将物体表面位移或变形测量出来。
2. 散斑干涉实验装置及原理散斑干涉实验原理示意图如图2-1所示，它将激光经过分光镜B 分出的两束激光经扩束后照射到另一块反射镜而与物体漫射光相汇合而形成干涉，前者是参考光，后者是物光。
图2-1 散斑干涉实验原理示意图如 物光的光强分布为：)(exp )()(r r u r U o o o Φ= (1) 其中)(0r u 是光波的振幅，)(0r Φ是经物体漫射后的物体光波的相位。
参考光的光强分布为：)(exp )()(r r u r U R R R Φ= (2)物光与参考光在CCD 靶面上汇合形成光强)(r I 为：)cos(2)(22R o R o R o u u u u r I φφ-++= (3)当被测物体发生变形后，表面各点的散斑场振幅)(r u o 基本不变，而位相)(r o φ将改变为)()(r r o φφ∆-，即[])()(exp )('r r r u U o o O φφ∆-=(4)其中ΔФ（r ）为由于物体变形产生的相位变化。
激光散斑实验实验报告
激光散斑实验实验报告激光散斑实验实验报告激光散斑实验是一种常见的光学实验，通过观察激光光束在不同表面上的散斑图案，可以对光的传播和干涉现象进行研究。
本次实验旨在通过观察激光在不同材料上的散斑图案，探究光的干涉现象以及不同材料对光的作用。
实验装置主要由激光器、透镜、光屏和不同材料的样品组成。
首先，我们将激光器调整至合适的工作状态，确保激光光束的稳定和垂直度。
然后，将透镜放置在激光光束的路径上，调整透镜的位置和焦距，使得光束能够在光屏上形成清晰的散斑图案。
在实验过程中，我们使用了不同材料的样品，包括透明材料如玻璃和塑料，以及不透明材料如金属和纸张。
通过将这些样品放置在激光光束的路径上，我们可以观察到不同材料对激光的散斑效应。
实验中，我们将透明材料放置在光屏上方，而不透明材料则放置在光屏下方，以便观察到不同材料的散斑图案。
观察散斑图案时，我们可以看到一系列明暗相间的环形或条纹状图案。
这些图案是由于光的干涉所产生的。
当激光光束经过透明材料时，光的传播速度和路径会发生变化，从而导致光的相位发生变化，最终形成干涉图案。
而当激光光束经过不透明材料时，光的传播会受到材料的吸收和散射，从而形成不同的散斑效应。
通过实验观察，我们可以发现不同材料对激光的散斑效应有着不同的影响。
透明材料如玻璃和塑料会产生明亮的环形散斑图案，而不透明材料如金属和纸张则会产生暗纹或条纹状的散斑图案。
这是因为透明材料对光的传播影响较小，而不透明材料则会吸收和散射光线，从而产生干涉效应的差异。
除了观察不同材料的散斑图案，我们还可以通过调整透镜的位置和焦距，改变激光光束的直径和聚焦效果，进一步研究光的干涉现象。
通过调整透镜的位置，我们可以观察到散斑图案的变化，从而了解光的传播和聚焦的特性。
综上所述，激光散斑实验是一种重要的光学实验，通过观察激光在不同材料上的散斑图案，可以研究光的传播和干涉现象。
通过实验，我们可以了解不同材料对光的作用以及透镜的调节对散斑图案的影响。
微小形变中有机玻璃的观察方法
微小形变中有机玻璃的观察方法有机玻璃（或称亚光材料）是一种非晶态的有机聚合物材料，其特性之一是在受力作用下会发生微小的形变。
观察和研究这些微小形变可以帮助我们了解有机玻璃的性质和特点，为材料设计和应用提供参考。
下面是几种常用的观察方法：1.激光散斑干涉法（LSPI）：激光散斑干涉法是一种非接触式、高灵敏度的观测方法，可用于测量有机玻璃的微小形变。
该方法利用激光产生的散斑图案，通过测量散斑的变形来推断材料的形变情况。
这种方法不仅可以精确测量位移场，还可以提供形变梯度和应变率等信息。
2.数字图像相关法（DIC）：数字图像相关法是一种基于图像处理的观测方法，可用于测量有机玻璃的形变。
该方法通过比较不同时间点拍摄的图像，通过图像相关算法计算出图像上每一点的位移信息，从而获得整个物体的形变变化。
这种方法需要使用高分辨率的相机和专业的图像处理软件。
3.电子全步骤显微镜（SEM）：电子全步骤显微镜是一种高分辨率的显微镜，可以用来观察有机玻璃的微观结构和形变。
通过电子束的照射，可以得到高放大率的样品表面图像，从而观察细微的形变和裂纹情况。
此外，SEM还可结合能谱分析、电子背散射等技术，对有机玻璃进行化学成分和结构分析。
4.红外热像法（IRT）：红外热像法是一种非接触式的观察方法，通过测量物体表面的红外辐射热图来推断其形变情况。
有机玻璃受形变后，其热导率、热容性等物理性质会发生变化，从而导致热辐射和传导的差异。
红外热像法可以通过检测这种差异，来获得材料的形变信息。
5.压电传感器：压电传感器是一种常见的接触式测量方法，常被用于测量固体材料的压力和形变。
在观察有机玻璃的微小形变时，可以将压电传感器安装在材料表面，通过测量电信号的变化来推断形变情况。
这种方法可以提供高时间分辨率的数据，并且能够直接测量表面位移。
通过以上几种观察方法，我们可以了解有机玻璃在受力作用下的形变情况，并得到形变场、应变率等多种形变参数。
这些观察方法的选择要根据具体实验的要求和材料的性质来确定，以获得准确和有效的结果。
激光散斑干涉电子测量技术
激光散斑干涉电子测量技术李康华（哈尔滨工业大学威海校区光电科学系，威海 264209）摘要：激光散斑干涉测量是根据与物体变形有内在联系的散斑图, 将物体表面变形测量出来。
本文介绍了激光散斑干涉技术的原理、检测方法及其应用。
从实验检测中,发现其是一种非常便捷、先进、并具有发展潜力的光测技术,能广泛应用在许多领域中,尤其是工业产品生产的领域中。
关键词:激光散斑干涉技术1 引言散斑现象早已被人们所熟悉,但是在激光问世之后才被深刻的了解,并且应用到许多的领域.激光是一种高度相干性的光源,当它照射在具有漫反射性质的物体表面,根据惠更斯理论,物体表面的每一点都可以看成一个点光源,从物体表面反射的光在空间相互叠加,就会在整个空间发生干涉,形成随机分布的,明暗相间的斑点,这些斑点成为激光斑点(speckle)[1].随着科技的发展，对散斑的深入研究，人们发现, 发现这些斑点的大小和位置虽然是随机分布，但是整体上斑点是符合统计学规律的。
在一点范围内，散斑场的运动是与物体表面上各点的运动一一对应的。
散斑的尺寸和形状, 与物体表面的结构、观察位置、光源和光源到记录装置之间的光程等因素有关。
当物体表面位移或变形时, 其散斑图也随之发生变化, 物体散斑虽为随机分布。
但物体变形前、后散斑有一定规律, 且常有物体表面位移或变形的信息。
散斑干涉计量就是根据与物体变形有内在联系的散斑图, 将物体表面位移或变形测量出来。
激光散斑干涉法测量物体变形，除了具备全息干涉法的非接触直观，可以遥感，全场性实时性外，还具备光路简单，对试件表面，实验条件要求不高，计算方便，精度可靠等特点[8-10]。
因此，激光散斑干涉电子测量技术在许多领域上都得到到了广泛的应用。
2 散斑干涉原理散斑干涉计量的全过程分为2 步: 第1 步应用相干光照射目标的粗糙表面, 记录目标表面位移信息的散斑图; 第2 步将记录的散斑图放在某一分析光路( 逐点分析或全场分析光路) 中, 把散斑图中传感的位移或变形信息分离出来, 进行定性或定量分析。
激光散斑的特性及其干涉条纹的滤波研究的开题报告
激光散斑的特性及其干涉条纹的滤波研究的开题报告
1. 研究背景
激光散斑作为一种重要的光学现象，其产生的干涉条纹在许多应用领域具有重要意义，如干涉仪器、光学成像、激光测量等。
但由于散斑强度分布随机性较高，会对
条纹形成和解析度产生影响，因此需要进行滤波处理来提高条纹质量和清晰度。
2. 研究目的
本研究旨在深入探究激光散斑特性及干涉条纹的滤波方法，建立合适的理论模型和实验平台，以提高干涉条纹的清晰度和精度，并在实际应用中发挥更好的效果。
3. 研究内容
（1）激光散斑特性的分析：探究散斑强度分布的规律，建立概率分布模型，评
估散斑对干涉信号的影响。
（2）干涉条纹的滤波方法研究：针对散斑的影响，考虑使用空间滤波和频域滤
波方法对干涉条纹进行处理，提高条纹的清晰度和解析度。
（3）实验验证与分析：基于建立的理论模型和滤波方法，设计并搭建实验平台，验证干涉条纹滤波方法的可靠性和有效性，并进行数据分析和比较，为实现优化的激
光干涉技术奠定基础。
4. 研究意义
本研究将为激光干涉技术的应用提供可靠的理论基础和实验支持，为解决激光散斑对干涉条纹产生的影响提供有效的解决方案，促进激光干涉技术的发展和应用。
5. 研究方法
本研究将采用理论模型与实验相结合的方法，通过对激光散斑产生的物理机制和干涉条纹的形成原理进行分析和建模，探究滤波方法的可行性和有效性，设计并实施
实验验证，并进行数据分析和比较。
6. 预期结果
本研究将建立完整并可靠的激光散斑理论模型，研究出适用于干涉条纹的空间滤波和频域滤波方法，并在实验验证中验证滤波方法的可行性和有效性，为优化激光干
涉技术奠定基础。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7、利用利用电子散斑干涉的处理软件对其图像处理。
五、数据记录和数据处理：
利用电子散斑干涉的处理软件对处理后的图片进行三维点阵重构，并绘出W-X，W-Y，W-X-Y 图。
六、注意事项：
1.眼睛不可正面直视激光束，以免造成伤害。
2.请勿用手触摸光学元件的表面。
3.在运行控制程序前，请关闭其它应用程序。
4．在采集图象的过程中，同一组名的图象会不予提示地覆盖以前的图象，所以在采集新图时，建题：
如果本实验采用平行光照明，从理论上看测试精度将有何变化，光路应做何调整？
电子散斑
一、实验内容：
1．了解电子散斑干涉原理；
2．掌握干涉光路及图像处理软件；
3．学会使用本系统来测量三维离面位移。
二、实验仪器：
图一XGS-1 电子散斑干涉(ESPI)实验系统
三、实验原理：
电子散斑干涉法是用激光光束直接照射到测试表面，再用电子摄像机采集其变形前后表面散斑颗粒干涉形成的条纹，以测定其离面位移的一种新型、先进的测试技术，其光路如下图所示，图二为测量离面位移（即前后沿Z轴方向的位移W）的光路，由激光器1发出的激光束，经扩束镜2及准直镜3形成光斑放大了的准直光，再经分光镜4分成两束，一束照射到反射镜5再返回，另一束照射到被测物6的表面再返回，两束返回的光束干涉形成干涉条纹，也就是一系列等位移线N，则离面位移为
4、放入被测物品和CCD摄像机，调节分光镜上二维调整台的微调旋扭，使被物品反射的光的中心照射到CCD摄像机接收表面上。
5、而后放入平面反射镜，要使平面反射镜到分光镜的距离和被测物品到分光镜的距离相同，且调节其被反射的光束的中心也入射到CCD摄像机接收表面上，这时便可以在采集图像的软件上看到干涉条纹。最后在放入聚焦透镜，调节透镜与CCD的距离，使屏幕上得到最清晰、最完整的像。调节反光镜上的二维调整架的微调旋扭，使得到的图像的干涉条纹最清晰且为中心位置。
W=λN/2
式中λ为测试光的波长，N为条纹的级数。
图二 光路图
四、实验步骤：
1、把平台摆放好，并调平。
2、各个实验仪器的位置参看图一，先把各个仪器的中心高度调至共轴。
3、使激光器发出的光束平行于工作平台的工作面。分别放入扩束镜和准直镜，调节准直镜，使通过它的被扩束的激光变成平行光，平行光束应通过放入光路中（分光镜、被测物品、反光镜等）的部件的中心且平行于平台。扩束镜前放入偏振片以调节亮度，以防损坏CCD摄像机。