数字散斑相关法应用于非接触应变测量方法

阐述了超声散斑相关法测量物体表面应变的原理,组建了实验测量系统,对位于水下的硅橡胶试件的表面应变进行了非接触式测量,测量值与标定值符合较好.对实验误差的分析表明:在加载范围内,应变越大,测量误差越小,且测量误差主要与散斑的横向尺寸有关.针对应变大小对超声散斑退相关效应的影响进行了研究,实验结果表明在测量范围内,这种影响近似成线性变化.

在进行井架承载能力评定时,现有的检测方法存在诸多不足。结合现有计算机图片处理功能,设计了一套基于数字散斑相关技术的井架应变测量方法。与现有的电测法得到的井架应变测量结果对比,基于数字散斑相关技术的井架应变测量方法的测量结果精确、可靠。此测量方法减轻了劳动强度,提高了工作效率,解决了现有井架承载能力评定工作中应变测量方法存在的不足。基于数字散斑相关技术的井架应变测量方法为井架承载能力评定提供一种新的应变测量方法,对更加科学、合理、全面地评定钻修机井架的承载能力具有实用价值。

为了克服传统的变形测量方法的局限性,实现整体变形和测量范围内各点在任一时刻具体位移的全面测量,以得到完整的变形数据,本文采用数字相关散斑法(dscm)对变形进行了精确测量。首先,通过与传统变形测量方法进行比较,归纳出dscm具有非接触、精度高、操作简单灵活、测量全面等优点。然后,描述了散斑法的基本理论,建立了相关的数学模型,并根据相关理论开发了相应的测量分析软件xjtudic。利用该软件结合相应的硬件设备,对具体的拉伸变形过程进行了测量试验,并将结果与使用引伸计的传统测量方法进行了比较。得到的结果显示两种测量方法的误差在±0.2%之内,验证了该方法及相应软件和硬件的可靠性及可行性,为变形的全面精确测量提供了一种有效的工具。

提出用数字散斑相关方法测量移动物体的连续位移.激光照射粗糙表面形成散斑场,用ccd记录粗糙表面移动时的序列散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,确定粗糙表面的位移.研究结果表明,数字散斑相关技术可以高精度地测出连续移动物体的位移.

通过三点弯载荷实验,利用数字散斑相关方法得到了试件载荷过程中对应的载荷一位移曲线.依据实验中试件载荷前后位移的变化量,对常用工程材料pmma的弹性模量进行了测定.实验数据表明所测弹性模量较为真实、客观,相对误差较小.该研究方法为同类材料未知弹性模量的测定提供了一种行之有效的测量途径.

数字散斑相关法具有非接触、精度高、适用于工程现场等特点,成为实验力学中一种有效的光学测试手段。该文简要介绍了数字散斑相关法的基本原理、特点和应用范围,概述了在压力容器变形测量方面的应用现状,随着相关配套和辅助技术的发展,数字散斑干涉法在测量压力容器变形方面在宏观和微观方面展现了新的技术突破:改进光学系统与加载方式可测量大面积的变形场,与高分辨率设备结合可进行结构微小形变的检测,而全场高温变形测量技术的发展进一步拓展了其适用环境。

针对板料传统拉伸实验中应变获取仅限于拉伸断裂之后的数值等问题,应用数字散斑测量技术计算了应变,分别以深冲vcm钢板、非深冲vcm钢板及其组分材料为研究对象进行了单向拉伸实验,应用xjtudic散斑测量设备进行了同步检测,获得了材料沿x向、y向2个方向的应变数据,并以5种材料的轧制45°方向试样为例,分析了5种材料沿x向、y向2个方向的应变关系.结果表明:2种vcm钢板的应变能力明显优于2种钢板基板,非深冲vcm钢板和深冲vcm钢板x向的最大应变为68.743%和48.632%,y向的最大应变为-2.657%和-15.381%,其力学性能介于钢板与vcm薄膜之间,其中深冲vcm钢板的力学性能要优于非深冲vcm钢板.

岩石材料的破坏涉及许多岩石工程的安全,直接导致地震等灾害的发生,因而一直是岩石力学界的重要研究课题。但是,这一研究目前尚缺少一种理想的实验观测方法。本文结合岩石破坏过程的特点和数字散斑相关方法(dscm)的基本原理,发展了一种专门适用于岩石破坏过程测量的dscm系统,并用此系统对岩石破坏中的一些重要问题进行实验研究,得到了一些有价值的结果。论文发展了适用于岩石破坏过程测量的dscm测量系统,其主要成果为:⑴发展了适于岩石破坏测量dscm的关键技术,包括分别用于快速预分析和高精度最终分析的相关公式、搜索算法以及亚像素估计算法;⑵设计和实现了用于岩石破坏测量dscm的硬件和软件系统,可以完成普通岩石力学实验环境下岩石破坏过程的动态图像采集及按不同要求的变形场处理及分析;⑶提出了以相关系数分布来估计岩石表面破坏程度的观点并用实验进行了验证;⑷设计了一种用于岩石破坏实时观测分析的实时dscm系统;⑸改进了散斑图模拟算法,并分别用该算法生成的模拟散斑图和实际散斑图对系统进行了验证。上述研究成果为岩石破坏测量提供了一种更加适合的测试方法。论文的另一部分工作是采用上述观测系统对岩石破坏中的一些重要问题进行研究,其主要成果为:(1)对辉长岩材料变形局部化现象进行了实

路面平整度的激光非接触式测量方法——本文提出了一种使用激光测量路面平整度的方法，测量精度可达0．2mm，测量范围为±170mm，设计速度为144km／h。在实验室条件下对此测量方法的线性作了试验。

利用超磁致伸缩材料的压磁效应开展新型非接触式扭矩测量方法的设计研究,为最终实现一种对被测轴系基本没有改动、只需贴附一层敏感材料的非接触式扭矩测量方法建立先期研究基础,进而为航空器动力轴输出扭矩的实时、在线测量提供一种有效手段。

接触线磨耗测量方法及磨耗对照表

以太中银双线铁路为例,对隧道内接触网施工测量方法进行了研究,分析了施工测量中所产生的积累误差及对工程质量的影响因素,提出了隧道测量应坚持的原则,以期创造更大的社会与经济效益。

目前电磁轨道发射装置中膛内电枢位置测量多采用b-dot磁探针。但在连续发射的模式下,电枢电流不连续,b-dot磁探针失效,需要新的测量方法检测电枢经过关键位置的时刻及运动速度。为此,根据轨道发射装置的结构特点,提出采用直接接触式测量方法。即在电枢配重中安装金属纤维,同时在绝缘隔板中沿电枢运动方向分布金属触头,金属触头与外接电源相连接;电枢运动时,其配重中的金属纤维与金属触头接触时,回路闭合,在取样电阻上获取高电平信号,该信号上升沿即为电枢位置信号。同时根据相邻电平上升沿的时间差以及所对应金属触头的间距,可以获得电枢在膛内的速度。在实际发射实验中,利用该方法准确测得发射过程中电枢的位置,及对应发射速度,且该测量有效地避免了发射过程中烟雾及弧光的影响。

阐述了数字散斑相关方法的基本原理.采用爬山搜索法进行整像素搜索,基于梯度的搜索算法计算亚像素位移、位移场局部最小二乘拟合计算应变场.测量了混凝土三点弯曲梁裂缝尖端的演化过程,给出了试件加载过程的载荷-位移曲线以及裂缝扩展的过程.由dscm分析结果,获得了试件在不同载荷下裂缝尖端的位移场与应变场.为深入研究含裂纹体材料和结构的断裂破坏提供了一个有效的实验方法.

长期以来,部分轴承在使用过程中一直存在着外套脱离现象。经实体检测分析,发现斜坡锁量测量方法的误差是导致外圈脱离的关键问题。通过制造测量辅具,改进测量方法,消除了测量误差,提高了合套率,降低了生产成本。

石材连续磨机的宽度实时测量是实现自动化连续磨削的关键,为提高石材连续磨机的工作效率,增加石板宽度检测系统的检测精度和使用寿命,基于传统的机械碰撞式测量方法提出了激光测距式和线阵相机两种非接触测量方法,并在对两种测量原理的理论研究的基础上,针对每种方法分别搭建了实验平台,通过对一块宽度为900mm的石板大板进行实验测量,对测量所得数据进行误差分析、验证与比较。最终得出激光测宽和线阵相机测宽的检测精度都可满足实际生产加工需求的结论,从而实现了石板的非接触测量,提高了磨机的加工效率和使用寿命,提高了加工精度。

p5级角接触球轴承外圈锁量通常采用传统的“拉锁量”方法测量,效率低,仅适用于单件或小批量检查。现改为特定条件下的斜坡直径测量,即借助于斜坡角度样板和斜坡直径标准件进行“比较测量”,通过对斜坡直径约束间接保证产品设计锁量,效率高,适合大批量检测。

首先阐述了数字散斑干涉法测量面内及离面变形量的原理和装置结构,并将其应用于铝合金材料的热变形测量中;结合数字图像处理技术,获得代表变形量的数字散斑干涉条纹图。结果表明数字散斑干涉测量法具有实时性强、结构简单、全场,非接触测量等优点。

阐述了数字图像相关测量方法的基本原理和特点,介绍了其相关测量方法在航天器结构微变形领域的应用。设计了一种基于数字图像相关测量原理的结构微变形测量方法,通过测量对某相机安装平台相对形变和某载荷适配结构热稳定性的两个试验,验证了该测量方法的可行性与正确性,其测量精度可达到5μm。该方法在航天器大尺寸结构微变形测量中得到了较好地应用。

接触网是铁路电气化工程的主构架,是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。接触网是电气化铁路牵引供电系统的重要设备,其状态的好坏直接关系到铁路的运营安全,接触网施工位置的确定是接触网施工的重要步骤之一,是影响其施工质量的重要因素。

作为船舶动力装置重要的性能参数,船舶轴功率是船舶设计、新船验收、旧船修造、船舶运营的重要指标。如何精确、方便、快速地测量船舶轴功率就显得尤为重要,应变式轴功率测量仪由于结构简单,体积小,安装方便,被广泛使用在实船轴功率测量中。本文叙述了应变式轴功率测量的原理和测量系统,并应用它进行了实船轴功率测试。

为了实现光学零件厚度的非接触测量,设计了一种基于电光扫描的非接触测量方法。采用电扫描技术控制光开关,形成半径依次减小的环状光束,经过锥透镜后在光轴上形成连续移动的光点,当光点瞄准待测光学零件表面时,反射能量出现峰值,即定位了待测零件的表面,进而获得光学零件的几何厚度。建立了测量平板零件厚度和透镜中心厚度的数学模型;从理论上探讨了该方法的测量范围和测量精度。结果表明:设定锥面镜口径为100mm,材料折射率为1.52,当锥面镜的锥角从1°变化到40°时,测量动态范围可以从5507mm变化到26mm;当测量范围为26mm时,测量精度可以达到2.5μm。该方法可基本满足目前光学零件中心厚度的测量需求。