动态环境三维形变检测数字散斑干涉系统及检测方法

技术特征：
1.一种动态环境三维形变检测数字散斑干涉系统，其特征在于，包括一双激光光源、一双通道数字剪切散斑干涉系统、一单通道数字散斑干涉系统、一数据采集系统、一机械加载装置和一计算机；所述双激光光源包括一第一激光器、一第二激光器、一第一扩束镜、一第二扩束镜、一第三扩束镜、一第一中性滤光片和一第二中性滤光片，所述第一激光器和所述第二激光器的波长不同；所述双通道数字剪切散斑干涉系统包括一迈克尔逊散斑干涉装置，所述迈克尔逊散斑干涉装置包括一反光镜、一半反半透镜、一成像透镜、一孔径光阑和一可调节反光镜；所述单通道数字散斑干涉系统与所述双通道数字剪切散斑干涉系统共用所述迈克尔逊散斑干涉装置，所述单通道数字散斑干涉系统包括所述迈克尔逊散斑干涉装置和一光纤；所述数据采集系统包括一图像传感器，所述图像传感器连接所述计算机；所述第二激光器、所述第二扩束镜、所述反光镜、所述半反半透镜、所述成像透镜和所述孔径光阑依次设置于一第一光路，所述可调节反光镜和所述图像传感器分别设置于所述半反半透镜的两侧；所述第一激光器、所述第二中性滤光片和所述第一扩束镜依次设置于一第二光路；所述第一中性滤光片和所述第二扩束镜依次设置于一第三光路，所述光纤设置于所述第一中性滤光片和所述半反半透镜之间；所述机械加载装置设置于所述第一光路、所述第二光路和所述第三光路的汇聚处。2.根据权利要求1所述的动态环境三维形变检测数字散斑干涉系统，其特征在于，所述计算机根据频谱差异特性，分别计算所述图像传感器采集到的两个剪切散斑图和一个散斑干涉图的相位分布，最后根据所述相位分布的数据，采用基准共用和积分运算，完成三维形变信息的重构和解析运算。3.根据权利要求1所述的动态环境三维形变检测数字散斑干涉系统，其特征在于，波长不同的所述第一激光器和所述第二激光器通过所述第一光路、所述第二光路和所述第三光路分别从三个不同方向照亮固定于所述机械加载装置上的一待测样本的表面。4.根据权利要求2所述的动态环境三维形变检测数字散斑干涉系统，其特征在于，所述相位分布的数据包括两个应变相位分布数据和一个形变相位分布数据，且所述相位分布的数据通过空间频谱分离技术和空间载波相位提取技术获得。5.根据权利要求4所述的动态环境三维形变检测数字散斑干涉系统，其特征在于，三个所述相位分布的数据来自互不共面的三个灵敏度方向，并且三个所述灵敏度方向根据灵敏度检测需求进行调控。6.根据权利要求2所述的动态环境三维形变检测数字散斑干涉系统，其特征在于，通过分别计算一个散斑干涉方向和两个剪切方向的所述相位分布，并采用基准共用和积分运算，完成所述三维形变信息的重构和解析运算。7.一种基于权利要求1所述的动态环境三维形变检测数字散斑干涉系统的三维形变检测方法，包括步骤：s1：将一待测样本安装在所述机械加载装置上，设置光学系统参数，并将所述第一激光器和所述第二激光器分别以非共面空间结构式分别照亮所述待测样本；s2：打开所述第一激光器和所述第二激光器，所述图像传感器获取形变前散斑干涉数据i1；s3：所述机械加载装置对所述待测样本进行位移加载；s4：所述图像传感器获取形变后散斑干涉数据i2；
s5：对所述形变前散斑干涉数据i1和所述形变后散斑干涉数据i2进行数据处理和相位提取，获得对应的第一频域数据fft(i1)和第二频域数据fft(i2)；s6：对所述第一频域数据fft(i1)和所述第二频域数据fft(i2)进行傅里叶开窗和复数运算，获得三个灵敏度方向上的第一相位分布数据φ1、第二相位分布数据φ2和第三相位分布数据φ3；s7：根据所述第一相位分布数据φ1、所述第二相位分布数据φ2和所述第三相位分布数据φ3，以及基准共用和积分运算，分别计算三个所述灵敏度方向上的第一形变分布数据u、第二形变分布数据v和第三形变分布数据w；s8：根据所述第一形变分布数据u、所述第二形变分布数据v和所述第三形变分布数据w；以及所述灵敏度方向，完成世界坐标系下三维形变数据重构。

技术总结
本发明提供一种动态环境三维形变检测数字散斑干涉系统及检测方法，其中系统包括一双激光光源、一双通道数字剪切散斑干涉系统、一单通道数字散斑干涉系统、一数据采集系统、一机械加载装置和一计算机，计算机根据频谱差异特性，分别计算数据采集系统的图像传感器采集到的两个剪切散斑图和一个散斑干涉图的相位分布，最后根据相位分布的数据，采用基准共用和积分运算，完成三维形变信息的重构和解析运算。本发明的一种动态环境三维形变检测数字散斑干涉系统及检测方法，将DSPI与DSSPI技术结合，实现了动态环境下的三维形变同步、实时、在线测量，并且在大大降低系统成本，避免了多通道数据校准问题，简化了测量过程。简化了测量过程。简化了测量过程。


技术研发人员：李志松 胡晓丽 徐潇 胡红磊 钟平 陈宇
受保护的技术使用者：上海电机学院
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2022/5/20