數字全息計量技術及其在微小位移測量中的應用

盧聰

摘要：全息技術主要是利用物體在反射情況下的光波和參照物產生的干涉性條紋，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，實現三維立體圖像的展示，其中的相關幾種技術主要包括光學、計算以及數字內容，數字全息的發展源于一九六七年，運用相關的光電器件，代替原有的條紋繪制，結合計算機的使用進行圖像重現，在進行記錄和轉化的過程中，包含兩個部分：一是記錄，在產生全息圖后，利用CCD進行數據收集、轉化以及保存;二是圖樣重現，運用計算機進行模擬，結合數據計算，確定具體的強度和分布情況這對于微小物體的位移測量來說，準確性和效率都較好。本文將分析數字全息計量技術的特點和在微小位移測量中的具體運用。

關鍵詞：數字全息;計量技術;微小位移;測量和運用

引言：

在利用數字全息計量技術進行位移測量時，它所顯現的圖像分辨率大小，主要取決于有關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上分辨率可以達到一微米，但是在實際運用中要遠遠低于該數值，出現這個原因是在圖像重現時，不僅僅是原生的，還有其他，比如零級和孿生像的出現，因而在處理時對收集的圖樣進行處理和分離，并利用相移技術進行消除。而在微小位移測量中，主要根據它的特點，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，并獲得對應的相位分布情況，再進行圖像重現。

一、數字全息技術的涵義和工作原理

這個技術主要是利用干涉和衍生原理對微小物體進行記錄和圖樣重現，和以往的全息技術相比較而言，數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里面，利用計算機的模擬功能，開展全息計量，最后將相關的成像過程轉為數字。由此可見它不用客觀物體的真實存在，從數學的角度進行全息圖像的描述。這個技術主要運用于水下探測、固體無損檢測、雷達以及地球相關的物理活動等，其中運用的最為廣泛和成熟的是對光學原件表面形狀測量，主要是利用透鏡相關的數據，結合計算機技術，進行公示計算，確定準波，同時進行全息圖的繪制。工作原理是利用數學描述和計算機，確定它在空間上的光波分布情況，利用公示計算后，將對應的數字記錄在材料信息中，最后轉化為全息圖像，

二、數字全息計量技術的特點

1.運用效果好，經濟成本低

數字全息技術主要是通過物體的折射光波，根據其強度和具體位置，記錄、保存以及轉化等，然后在利用耦合器件和計算機進行處理和記錄，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，獲得較為準確的物體圖像，從而實現微小物體的位移測量，相對來說，所需要的費用較少。

2.不需要進行接觸，準確性強

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，進行全方位的相位信息收集，然后結合物體的基礎情況，進行圖像的重現，因而不需要和物體接觸，就可以達到測量目的，在原物體和移動后之間的距離，確定詳細的情況，然后在利用公示進行計算，根據位移過程中位移圖像和獲得條紋的變化進行對比，明確在位移過程中的微小變形，因而準確性較好。

3.反應快，實時性較好

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

4.條件少，防振要求低

主要是利用該技術時，對內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，由此可見在微小物體中的位移測量精準性。

三、數字全息技術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

主要采用的是有機玻璃材質的梁，對它部分區域內的變形情況進行測量，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，使得產生變形，并測量了根部部分區域的變形情況。

3.結果

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，然后根據計量的結果，對它們各自的相位進行對比，獲得在移動中的相位圖，同時對荷載大小和區域位移關系圖，通過坐標展示出來，在計算后區域內的位移量大概在0.7微米，這時候應該有兩級條紋，但是在測量過程中出現的是明暗條紋。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，出現條紋數量會逐漸增多。

四、結束語

綜上所述，在數字全息計量技術下，對微小物體的位移情況進行測量，不但能夠準確的獲得相關的信息，而且能夠進行圖樣重新展現，根據其技術特點和工作原理，可以對較小的物體位移量進行精準的檢測，從而提高檢測質量。通過對梁固件的在位移過程中，結合荷載的變化，利用全息技術進行計量，可以看出它的優勢。

參考文獻

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