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专利号: 2020106902476
申请人: 盐城工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种融合散斑干涉和剪切散斑干涉的缺陷深度检测方法,其特征在于:包括以下步骤:第一步:同步进行散斑干涉缺陷检测以及剪切散斑干涉缺陷检测;

第二步:通过散斑干涉缺陷检测获取缺陷散斑干涉相位图,同时对缺陷散斑干涉相位图进行相位处理获取散斑干涉连续相位图,进而获取缺陷区域表面离面变形信息;通过剪切散斑干涉缺陷检测获取缺陷剪切散斑干涉相位图,同时对缺陷剪切散斑干涉相位图进行相位处理获取对应离面变形一阶导数信息的剪切散斑干涉连续相位图;

第三步:从获取的剪切散斑干涉连续相位图中提取缺陷位置、形状及大致边界尺寸,同时在散斑干涉连续相位图中识别缺陷的对应位置、形状及大致边界尺寸;

第四步:建立缺陷深度与相关参数的力学关系,结合对应离面变形信息的散斑干涉连续相位分布,求解缺陷深度;

在第一步中,采用散斑干涉系统和剪切散斑干涉系统同步采集变形前后的四幅相移散斑干涉图和四幅相移剪切散斑干涉图,其中,变形前的相移散斑干涉图像强度或者变形前的相移剪切散斑干涉图像强度均可表示为其中,Ibi(x,y)表示变形前的相移散斑干涉或变形前的相移剪切散斑干涉图像强度,A(x,y)表示背景光强,B(x,y)表示调制光强,φ表示初始相位;

变形后的相移散斑干涉图像强度或者变形后的相移剪切散斑干涉图像强度均可表示为其中,Iai(x,y)表示变形后的相移散斑干涉或变形后的相移剪切散斑干涉图像强度,A(x,y)表示背景光强,B(x,y)表示调制光强,φ表示初始相位,δ表示变形引起的相位变化;

在第二步中,采用四步相移算法,对变形前后的四幅相移散斑干涉图和四幅相移剪切散斑干涉图分别进行解调运算得到散斑干涉相位分布以及剪切散斑干涉相位分布,变形前的散斑干涉相位分布或者变形前的剪切散斑干涉相位分布均可表示为其中,φ为初始相位;

变形后的散斑干涉相位分布或者变形后的剪切散斑干涉相位分布均可表示为其中,φ表示初始相位,δ表示变形引起的相位变化;

由变形引起的相位变化即为

其中,φ表示初始相位,δ表示变形引起的相位变化;

对于散斑干涉,解包后的连续相位与缺陷区域离面变形存在以下关系其中,δd表示解包后散斑干涉的连续相位,w表示缺陷区域离面变形,λ激光光源波长;

对于剪切散斑干涉,解包后的连续相位与缺陷区域离面变形一阶导数存在以下关系或其中,δx表示解包后的沿着x方向的剪切散斑干涉相位,δy表示解包后的沿着y方向的剪切散斑干涉相位, 表示沿着x方向的缺陷区域离面变形一阶导数, 表示沿着y方向的缺陷区域离面变形一阶导数,λ表示激光光源波长,△x表示沿着x方向的剪切量,△y表示沿着y方向的剪切量;

在第三步中,观察第二步中获取的剪切散斑干涉连续相位图中的相位轮廓,提取缺陷的位置、形状以及边界尺寸,同时在获取的散斑干涉连续相位图中标识出缺陷的对应位置、形状以及边界尺寸,并标记缺陷区域的中心位置;

第四步中,相关参数包括缺陷区域离面变形w、载荷分布q0、缺陷区域半径r、材料弹性模量E以及泊松比μ,依据薄板弯曲方程,薄板受横向均布载荷作用时,缺陷区域离面变形在极坐标系下的通解表示为其中,w表示缺陷区域离面变形即在此处表示薄板的弯曲挠度,ρ表示缺陷区域极坐标

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半径,且ρ≤r,D表示薄板刚度,且D=Et/[12(1‑μ)],μ表示泊松比,E表示材料弹性模量,Cj(j=1,2,3,4)表示常数;

考虑到ρ=0时,薄板中心挠度为有限值,故C1=C2=0,则有其中,w表示缺陷区域离面变形即在此处表示薄板的弯曲挠度,ρ表示缺陷区域极坐标半径,D表示薄板刚度,C3、C4表示常数;

利用待定系数法求解公式(9)中C3、C4以及D,具体的,在缺陷区域0≤ρ≤r内,从获取的散斑干涉连续相位图中任意选择三个点Pk(ρk,wk)(k=1,2,3),通过矩阵形式表示为其中,q0表示薄板受横向均布载荷,ρ1、ρ2、ρ3表示选择的三个点的缺陷区域极坐标半径,w1、w2、w3表示选择的三个点的弯曲挠度,求解得出其中,q0表示薄板受横向均布载荷,ρ1、ρ2、ρ3表示选择的三个点的缺陷区域极坐标半径,w1、w2、w3表示选择的三个点的薄板的弯曲挠度,

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由于D=Et/[12(1‑μ)],获得与散斑干涉离面变形有关的缺陷深度解析表达式其中,D表示薄板刚度,t表示缺陷深度,μ表示泊松比,E表示材料弹性模量。