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《昆明理工大学》 2011年
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利用客观散斑场测量固体材料杨氏模量的研究

冉萍  
【摘要】:散斑最初是作为一种无用的噪声而被人们所认识的,直到20世纪70年代,散斑才作为一种新的有用的方法被人们用于测量中。目前的散斑测量方法有传统的散斑照相技术、散斑干涉技术、散斑相关测量技术。随着计算机和CCD的发展,数字散斑技术被广泛的应用于无损检测、变形测量、位移测量、表面粗糙度测量,振动分析等领域中。本论文在综合分析各种散斑测量法的优缺点的基础上,提出了一种基于数字图像处理技术,并结合三点弯测量方法,利用客观散斑场测量固体材料的杨氏模量的新方法。 根据散斑场的性质,即散射物体平移前后,如果平移量很小,则平移前后的散斑场是两套间距等于平移距离、分布完全相同的散斑场,这些等距、成对的散斑对,又称为“杨氏双孔”。用CCD记录不同载荷下加载杆表面的客观散斑图像,并存入计算机中,进一步利用数字图像处理技术将记录下的客观散斑图像两两相加,再进行快速傅里叶变换,就可以获得明暗相间的等距的平行条纹频谱图,也就是“杨氏双孔”的夫琅和费衍射图像,类似于双缝的夫琅和费衍射图像,根据条纹数目和像素尺寸,可以测量散斑场的位移大小即散射物的位移量,这是本论文的一个创新点之一;三点弯法测杨氏模量的关键是测量出试件在一定载荷条件下,试件中点位置向下的弯曲量即挠度值。经仔细分析,由于试件在载荷作用下发生了弯曲变形,即试件侧面各点的位移并不相等,因此不能用试件侧面的散斑场来测量挠度值,而加载杆的位移量恰好等于试件的挠度值,且加载杆整体向下做平移运动,因此可以应用加载杆的表面的客观散斑场来测量试件的挠度,这是本论文的另一个创新点。 本课题在掌握了散斑场的特性和数字图像处理技术的基础上,首先通过程序模拟验证了客观散斑图产生的位移量和频谱图上条纹数目的关系。接着进行了模拟实验,验证了用客观散斑法测量微小位移的可行性,通过实验测算出CCD上一个像素的大小,最后将该方法与三点弯测量方法相结合,测量了固体材料的杨氏模量,结果表明该方法具有较高的可靠性和测量精度,具有一定的实际应用价值。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O348.1

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【参考文献】
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