數(shù)字全息計量技術(shù)及其在微小位移測量中的應(yīng)用

盧聰

摘要：全息技術(shù)主要是利用物體在反射情況下的光波和參照物產(chǎn)生的干涉性條紋，被記錄和保存下來的條紋作為全息圖，而它能夠在一定條件中，實現(xiàn)三維立體圖像的展示，其中的相關(guān)幾種技術(shù)主要包括光學(xué)、計算以及數(shù)字內(nèi)容，數(shù)字全息的發(fā)展源于一九六七年，運用相關(guān)的光電器件，代替原有的條紋繪制，結(jié)合計算機(jī)的使用進(jìn)行圖像重現(xiàn)，在進(jìn)行記錄和轉(zhuǎn)化的過程中，包含兩個部分：一是記錄，在產(chǎn)生全息圖后，利用CCD進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、轉(zhuǎn)化以及保存;二是圖樣重現(xiàn)，運用計算機(jī)進(jìn)行模擬，結(jié)合數(shù)據(jù)計算，確定具體的強(qiáng)度和分布情況這對于微小物體的位移測量來說，準(zhǔn)確性和效率都較好。本文將分析數(shù)字全息計量技術(shù)的特點和在微小位移測量中的具體運用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字全息;計量技術(shù);微小位移;測量和運用

引言：

在利用數(shù)字全息計量技術(shù)進(jìn)行位移測量時，它所顯現(xiàn)的圖像分辨率大小，主要取決于有關(guān)電荷耦合器件的記錄面尺寸、波長以及距離，雖說在一定的理論基礎(chǔ)上分辨率可以達(dá)到一微米，但是在實際運用中要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于該數(shù)值，出現(xiàn)這個原因是在圖像重現(xiàn)時，不僅僅是原生的，還有其他，比如零級和孿生像的出現(xiàn)，因而在處理時對收集的圖樣進(jìn)行處理和分離，并利用相移技術(shù)進(jìn)行消除。而在微小位移測量中，主要根據(jù)它的特點，不論被測量物體的表面情況如何，都可以確定在移動中的速度、變形等情況，并獲得對應(yīng)的相位分布情況，再進(jìn)行圖像重現(xiàn)。

一、數(shù)字全息技術(shù)的涵義和工作原理

這個技術(shù)主要是利用干涉和衍生原理對微小物體進(jìn)行記錄和圖樣重現(xiàn)，和以往的全息技術(shù)相比較而言，數(shù)字全息運用的是光電傳感器件，取代原有的光板記錄，并將收集的圖樣存儲到計算機(jī)里面，利用計算機(jī)的模擬功能，開展全息計量，最后將相關(guān)的成像過程轉(zhuǎn)為數(shù)字。由此可見它不用客觀物體的真實存在，從數(shù)學(xué)的角度進(jìn)行全息圖像的描述。這個技術(shù)主要運用于水下探測、固體無損檢測、雷達(dá)以及地球相關(guān)的物理活動等，其中運用的最為廣泛和成熟的是對光學(xué)原件表面形狀測量，主要是利用透鏡相關(guān)的數(shù)據(jù)，結(jié)合計算機(jī)技術(shù)，進(jìn)行公示計算，確定準(zhǔn)波，同時進(jìn)行全息圖的繪制。工作原理是利用數(shù)學(xué)描述和計算機(jī)，確定它在空間上的光波分布情況，利用公示計算后，將對應(yīng)的數(shù)字記錄在材料信息中，最后轉(zhuǎn)化為全息圖像，

二、數(shù)字全息計量技術(shù)的特點

1.運用效果好，經(jīng)濟(jì)成本低

數(shù)字全息技術(shù)主要是通過物體的折射光波，根據(jù)其強(qiáng)度和具體位置，記錄、保存以及轉(zhuǎn)化等，然后在利用耦合器件和計算機(jī)進(jìn)行處理和記錄，因而在具體的操作過程中，不但能夠很好的全方位捕捉有效的信息，在篩選和分離處理后，獲得較為準(zhǔn)確的物體圖像，從而實現(xiàn)微小物體的位移測量，相對來說，所需要的費用較少。

2.不需要進(jìn)行接觸，準(zhǔn)確性強(qiáng)

在具體的測量中，僅僅是通過對物體在移動中的速度、振動大小以及形狀變化等，進(jìn)行全方位的相位信息收集，然后結(jié)合物體的基礎(chǔ)情況，進(jìn)行圖像的重現(xiàn)，因而不需要和物體接觸，就可以達(dá)到測量目的，在原物體和移動后之間的距離，確定詳細(xì)的情況，然后在利用公示進(jìn)行計算，根據(jù)位移過程中位移圖像和獲得條紋的變化進(jìn)行對比，明確在位移過程中的微小變形，因而準(zhǔn)確性較好。

3.反應(yīng)快，實時性較好

在全息技術(shù)運用中，將所需要測量的物體和檢測工具準(zhǔn)備好，利用曝光進(jìn)行全息計量，在開展測量前，記錄下相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖像資料，然后在移動的過程中，根據(jù)變形的條紋，對它們的相位進(jìn)行對比分析，明確其中移動和荷載大小關(guān)系，可以利用光波進(jìn)行快速圖像展現(xiàn)，因而測量的實時性強(qiáng)，差異小。

4.條件少，防振要求低

主要是利用該技術(shù)時，對內(nèi)在和外在條件要求較少，通過在移動中物體速度、荷載變形等信息的收集，即可完成全過程的記錄和重現(xiàn)，由此可見在微小物體中的位移測量精準(zhǔn)性。

三、數(shù)字全息技術(shù)在微小位移測量中的具體運用

1.光路圖

主要是利用激光器照明燈，將被測量物體放到合理的位置上，然后確保與CCD之間的距離在一米。

2.試件和材料

主要采用的是有機(jī)玻璃材質(zhì)的梁，對它部分區(qū)域內(nèi)的變形情況進(jìn)行測量，通過對材料和受力分析來看，其兩端的固定支架長寬高分別為150、15、6毫米，在測量時向正向施加一定的壓力，使得產(chǎn)生變形，并測量了根部部分區(qū)域的變形情況。

3.結(jié)果

首先是在測量前，記錄和保存好原有的全息圖，并利用曝光計量兩次，然后根據(jù)計量的結(jié)果，對它們各自的相位進(jìn)行對比，獲得在移動中的相位圖，同時對荷載大小和區(qū)域位移關(guān)系圖，通過坐標(biāo)展示出來，在計算后區(qū)域內(nèi)的位移量大概在0.7微米，這時候應(yīng)該有兩級條紋，但是在測量過程中出現(xiàn)的是明暗條紋。如果位移量在1.3微米時，沒有脫去包裹的圖樣是四條明暗，而在位移量為2.3微米時，獲得七個條紋，由此可見，在變形的不斷增加后，出現(xiàn)條紋數(shù)量會逐漸增多。

四、結(jié)束語

綜上所述，在數(shù)字全息計量技術(shù)下，對微小物體的位移情況進(jìn)行測量，不但能夠準(zhǔn)確的獲得相關(guān)的信息，而且能夠進(jìn)行圖樣重新展現(xiàn)，根據(jù)其技術(shù)特點和工作原理，可以對較小的物體位移量進(jìn)行精準(zhǔn)的檢測，從而提高檢測質(zhì)量。通過對梁固件的在位移過程中，結(jié)合荷載的變化，利用全息技術(shù)進(jìn)行計量，可以看出它的優(yōu)勢。

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