高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统技术方案

提供一种高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统，其包括：迈克尔逊干涉仪，其包括相移镜和数字相机；压电陶瓷，用于前后移动所述相移镜；驱动器，用于驱动所述压电陶瓷；方波电压信号与三角波电压信号同步发生器，分别与所述驱动器和数字相机连接，所述数字相机以周期t在所述周期为4t的三角波电压信号内等时间间隔采集A、B、C和D四个时刻的四幅散斑干涉图像，获得对应的光强分布I

【技术实现步骤摘要】
高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统


[0001]本专利技术涉及一种高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统，属于光电检测领域。

技术介绍

[0002]例如，中国专利202010415402.3就公开了一种高抗振性电子散斑干涉实时相位测量系统和方法，其利用正弦波电压信号驱动压电陶瓷，以等时间间隔采集A、B、C和D四个时刻的四幅散斑干涉图像。
[0003]然而，经过申请人进一步研究发现，正弦波电压信号在运用的过程中容易出现干扰且稳定性较差，这使得A、B、C和D四个时刻采集的四幅散斑干涉图像出现误差。
[0004]鉴于上述，本专利技术旨在提供一种高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统，来解决上述的一个或多个技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的一个或多个技术问题，经过申请人的研究发现，三角波电压信号在等时间间隔采集四个时刻的四幅散斑干涉图像时能够提供比正弦波电压信号更高的精度和稳定性。基于该研究成果，根据本专利技术一方面，提供一种高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统，该系统可显著提高相位图像稳定性和相位信息的准确性，并能实现相位图像的快速计算和实时显示，从而实现实时高精度相位测量，进而可以实现高质量无损探伤等工作。
[0006]该高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统包括：
[0007]迈克尔逊干涉仪，其包括相移镜和光学相机；
[0008]压电陶瓷，用于前后移动所述相移镜；
[0009]驱动器，用于驱动所述压电陶瓷；
[0010]方波电压信号与三角波电压信号同步发生器，分别与所述驱动器和数字相机连接，所述方波电压信号用于控制所述高速相机采图，所述三角波电压信号用于驱动所述压电陶瓷；其中，所述数字相机以周期t在所述三角波电压信号上升段4t时间内等时间间隔采集A、B、C、D四个时刻的散斑干涉图像，获得对应的光强分布I
A
、I
B
、I
C
、I
D
，在所述4t时间内所述相移镜的位移为3λ/4或3λ/8，λ为干涉光的波长；以及
[0011]处理器，用于将所述I
A
、I
B
、I
C
、I
D
进行n等分，等分的子图像保留部分重合区域，对n等分的子图像多线程并行计算获得n个子相位图，拼接n个子相位图，获得表征被测物体离面位移或离面位移导数的实时相位。
[0012]根据本专利技术又一方面，所述的高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统还包括显示单元，用于实时显示被测物体的相位值。所述4t即为四幅散斑干涉图的采集周期以及相位图的计算周期T。所述4t即为数字相机采样周期的4倍。
[0013]根据本专利技术又一方面，所述I
A
、I
B
、I
C
、I
D
用于相位计算，且两两之间的相位差为π/
2，表示如下：
[0014][0015][0016][0017][0018]其中，I0为散斑图背景光强，μ为调制光强的振幅，为散斑图的随机相位值。
[0019]根据本专利技术又一方面，所述四幅散斑图像包括高速相机采集的两组或多组所述四幅散斑图像，所述两组或多组所述四幅散斑图像形成序列{[I
A0
,I
B0
,I
C0
,I
D0
]；[I
A1
,I
B1
,I
C1
,I
D1
]…
[I
Ai
,I
Bi
,I
Ci
,I
Di
]}，i为自然数；
[0020]第一组四幅散斑图像的[I
A0
,I
B0
,I
C0
,I
D0
]用于计算出被测物体的初始随机相位第i组四幅散斑图像的[I
Ai
,I
Bi
,I
Ci
,I
Di
]用于计算出对应被测物体变形的相位i为自然数，自然数，
[0021]所述处理器用于对和进行均值滤波消除噪声，分别得到和即可得到被测物体各个时刻因变形引起的相位差显示单元还用于实时显示所述相位差。
[0022]根据本专利技术又一方面，还提供了一种实时离面位移测量系统，包括前述的高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统，其中，所述处理器用于计算被测物体的离面位移
[0023]根据本专利技术又一方面，所述处理器用于计算离面位移导数根据本专利技术又一方面，所述处理器用于计算离面位移导数其中δ为剪切量数值。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下一个或多个技术效果：
[0025]首先，该系统可在工程现场进行高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量；
[0026]其次，相比于现有技术中的步进控制压电陶瓷(相移器)，本系统采用三角波控制压电陶瓷，可以精确控制引入四幅散斑干涉图像的相位差相等，从而得到精确的相位计算结果，因此，该系统可具有较高的相位计算精度和相位计算稳定性；
[0027]第三，相机触发信号的频率是PZT相移驱动信号的4倍或数倍以上，且PZT相移驱动信号为三角波直线信号(代替现有技术中的步进控制信号)，因此易于得到理想的压电性能曲线，可确保实时相位的精密测量；
[0028]第四，采用多线程并行计算的快速算法，相位图的显示帧率仅和光学数字相机的采样帧率以及计算机的计算速度相关。选择高帧率数字相机和高性能计算机，即可实现快速实时相位计算和相位图像显示。
附图说明
[0029]为了能够理解本专利技术的上述特征的细节，可以参照实施例，得到对于简要概括于上的专利技术更详细的描述。附图涉及本专利技术的优选实施例，并描述如下：
[0030]图1为根据本专利技术一种优选实施例的高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统的结构示意图；
[0031]图2为根据本专利技术一种优选实施例用于驱动压电陶瓷的控制信号(第二信号)以及采集多组所述四幅散斑图像的示意图；
[0032]图3为根据本专利技术一种优选实施例的多线程并行计算实时相移(对应于图2中多组所述四幅散斑图像)的示意图。
具体实施例
[0033]现在将对于各种实施例进行详细说明，这些实施例的一个或更多个实例分别绘示于图中。各个实例以解释的方式来提供，而非意味作为限制。例如，作为一个实施例的一部分而被绘示或描述的特征，能够被使用于或结合任一其他实施例，以产生再一实施例。本专利技术意在包含这类修改和变化。
[0034]在以下对于附图的描述中，相同的参考标记指示相同或类似的结构。一般来说，只会对于个别实施例的不同之处进行描述。除非另有明确指明，否则对于一个实施例中的部分或方面的描述也能够应用到另一实施例中的对应部分或方面。
[0035]实施例1
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统，其特征在于包括：迈克尔逊干涉仪，其包括相移镜和数字相机；压电陶瓷，用于前后移动所述相移镜；驱动器，用于驱动所述压电陶瓷；方波电压信号与三角波电压信号同步发生器，分别与所述驱动器和数字相机连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：新型
国别省市：