电子散斑测量物体离面位移

电子散斑测量物体离面位移 实验目的实验原理仪器介绍实验内容思考练习

1.实验目的 • 了解和掌握电子散斑干涉术（ESPI）测量物体离面位移的方法和技术； • 学会用ESPI测试物体的微小离面位移。

3.实验原理 电子散斑干涉术对物体离面位移测量比较敏感。由激光器发出的单束光经分光镜分成物光和参考光。这两束光相互干涉，形成合成光强。物光的光强分布：参考光的光强分布：其中uo（r）是光波φo（r）的振幅，是经物体漫射后的物体光波的相位。参考光的光强分布：

两束光的合成光强为： 当物体发生变形后，物体表面各点的散斑场振幅uo（r）基本不变，而相位φo改变为φo-Δφ（r），即U’o= uo（r） exp[φo-Δφ（r）]，变形前后的参考光波维持不变。这样，产生位移后的合成光强为：

对变形前后的两个光强相减处理： 可见，得到的光强包含有高频载波项和低频条纹。该低频条纹取决于物体变形引起的光波相位改变。当Δφ=2kπ时， =0，及出现暗条纹。由光波相位改变与物体变形的关系：

其中λ是所用激光波长，θ是照明光与物体表面法线的夹，d1是物体变形的离面位移，d2是物体变形的面内方向位移。其中λ是所用激光波长，θ是照明光与物体表面法线的夹，d1是物体变形的离面位移，d2是物体变形的面内方向位移。在照明角度较小的情况下，既cosθ≈1，sinθ≈0，相位变化可简化为：当当 =2kπ（出现暗条纹）时，即，黑条纹处的离面位移是半波长的整数倍。

2.实验仪器 实物示意图：

透镜激光器:激光相干性很好

扩束镜 反射镜分光镜

图像采集卡 CCD：能够把光学影像转化为数字信号

各个部件整体组装示意图： 图1.实验光路图

4.实验内容 1.选择被测物1或被测物2作为测试对象，按图摆好光路，并调整光路； 2.拍摄测试物体变形前的散斑图，保存； 3.让被测物1或2产生形变，拍摄测试物变形后的散斑图，保存 4.将变形前后的两张图片进行数字图形相减，二值化、手动拟和或自动拟和，应用测试软件得出物体变形产生的离面位移，并用三维立体图表示出来。 5. 撰写实验报告，对测量结果进行不确定度分析。

5.思考练习 • 电子散斑测物体离面位移的精度由什么因素决定？ • 电子散斑测物体离面位移的不确定度由什么因素来决定？ • 此实验测出的离面位移是绝对位移吗？如何确定0级暗条纹？

电子散斑测量物体离面位移

电子散斑测量物体离面位移

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