電子散斑干涉測量技術(shù)在薄板結(jié)構(gòu)模態(tài)分析中的研究

1、 電子散斑干涉測量技術(shù)在薄板結(jié)構(gòu)模態(tài)分析中的研究電子散斑干涉測量技術(shù)在薄板結(jié)構(gòu)模態(tài)分析中的研究 The Study on Model Analysis of Thin Plate Based on Electronic Speckle Pattern Interferometry 學(xué)科專業(yè)：光學(xué)工程 研 究 生：季業(yè) 指導(dǎo)教師：賈大功 副教授 天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院 二零一二 年 十二月 摘 要 電子散斑干涉測量技術(shù)是

2、一種高精度、全場實時測量技術(shù)，廣泛應(yīng)用在各種載荷下變形的檢測中。 利用該技術(shù)測量物體在振動時的變形是近些年國內(nèi)外研究的熱點之一。 薄板結(jié)構(gòu)易受到外界激振而發(fā)生變形， 研究該結(jié)構(gòu)的共振性質(zhì)對于機械加工領(lǐng)域有重要的意義。 本文詳細論述了振幅波動的電子散斑干涉技術(shù)的測量原理和應(yīng)用， 研究了該技術(shù)在薄板結(jié)構(gòu)模態(tài)分析之中的應(yīng)用， 并搭建了實驗系統(tǒng)。 論文的主要研究內(nèi)容如下： 1、首先從理論上推導(dǎo)了基于振幅波動的電子散斑干涉技術(shù)的測量原理。利用瑞利

3、-利茲法深入研究了懸臂固定、雙邊固定、四邊固定三種不同邊界條件下方形薄鋁板的共振模態(tài)， 并得到了前 8 階的共振頻率以及對應(yīng)的撓度分布。 利用撓度分布公式結(jié)合振幅波動的電子散斑干涉技術(shù)的測量原理，通過 Matlab 計算三種邊界條件下前 8 階散斑共振條紋的光強分布。 2、搭建了 AF-ESPI 實驗系統(tǒng)。設(shè)計了大面積均勻光照射光源和系統(tǒng)光路；設(shè)計了一套基于 STM32 內(nèi)核的嵌入式可調(diào)頻率的正弦信號激振源， 完成了 0～10MHz的信

4、號輸出；利用 C/C++語言編寫了上下位機的控制程序、圖像采集程序、人機界面程序等。 3、利用搭建的 AF-ESPI 實驗系統(tǒng)進行了振動模態(tài)實驗，得到了懸臂固定、雙邊固定、 四邊固定三種不同邊界條件下方形鋁薄板各階共振頻率和相對應(yīng)的散斑共振條紋圖像，并將測量結(jié)果、理論計算值以及 ANSYS 分析值進行了對比，給出了相對誤差值。 4、提出了一種計算薄板在共振模態(tài)下變形真實值的新算法。該算法將共振條紋圖像和撓度分布理論公式結(jié)合， 從被測薄板