位置敏感探测器(Position Sensitive Detector, PSD) 是一种高精度的二维位移测量传感器, 利用三片二维PSD的组合实现空间六自由度相对运动的位移和角度测量。测量系统主要包括三片PSD传感器(包括PSD光敏面和发光管) 、低噪声的信号调理和AD采集电路, 采用三片PSD正交布局方案, 通过PSD光敏面的光点位置计算相对运动的位移和角度。设计了六自由度的PSD标定测试系统, 用于PSD测量系统中心偏移和发光管安装误差的标定测试。测试结果表明, PSD测量系统的测量范围优于位移±10 mm、角度±2.5°, 标定后PSD测量系统的噪声误差为位移0.1 mm、角度0.02°, 测量系统的绝对位移误差小于0.5 mm、角度误差小于0.14°, 满足系统0.5 mm和0.5°的指标要求。此外, 对PSD传感器的环境适应性进行了评估。PSD测量系统具有量程宽、精度高、线性度好的优点, 成功应用于天舟1号货运飞船微重力主动隔振装置的相对运动测量中。

用隔行扫描摄像机采集到的运动物体单帧变形条纹测量三维位移和速度.该方法将一帧变形条纹分成两个单场, 利用傅里叶变换轮廓术重建三维面形, 从单场条纹的调制度中提取二值化模板, 计算质心获得亚像素匹配定位点, 通过双三次插值和标定, 实现了一个场周期时间内三个维度上的位移和平均速度的测量.匀速运动物体实验结果表明：被测速度的最大绝对误差为0.6 mm/s, 相对误差为0.57%.该方法仅用一帧变形条纹即可测量运动物体的三维位移和速度, 提高了时间分辨率和测量准确度.

提出一种基于高速相机双目立体视觉技术的大视场全场三维位移测量方法, 用来测量地震振动台实验过程中的位移变化。给出了一种鲁棒的标志点匹配算法, 基于VS2010开发环境, 研发了用于振动台实验三维全场位移测量系统, 设计了精度评估实验方案, 验证该方法在大幅面位移测量中的精度, 并利用该实验系统对高边坡模型振动台实验进行测量。结果表明: 在3 m×1.5 m视场范围, 静态位移测量误差优于0.4 mm, 动态位移测量误差优于0.5 mm, 可以满足振动台实验的要求; 该方法可以方便、直观地测量地震振动台实验中高边坡模型的位移场, 并且测量得到X、Y、Z 3个方向位移曲线以及总位移曲线过渡自然、数据合理, 是测量振动台实验全场位移变化的一种有效方法。

针对移动大尺寸圆柱体工件两端的表面形貌特征, 利用三维激光扫描仪设计了一种快速长度在线检测系统。基于三维激光扫描仪可在短时间内连续高速获取大量测量数据的特点, 系统在虚拟环境下构造出自适应测量形状的虚拟测量基准面, 采用二维误差分离方法抑制系统误差和运动误差, 识别定位工件两端端点并计算其到虚拟测量基准面的位移; 最后结合多传感器融合模型获取三维位移场测量结果。另外, 测试前用三坐标测量机精密测量过的相似形状圆柱体工件对系统进行了校准修正。为验证系统的精度和可靠性, 分别对处于(1 000±25) mm内不同直径的圆柱体工件进行了长度检测。结果显示, 系统可在1 s完成直径约为50 mm工件的长度测量, 检测分辨力为0.010 mm, 检测精度达到0.050 mm。实际运行结果表明, 该设计系统具有高自动性和高效性, 可满足在线生产中对大尺寸工件控制和检测的要求。

采用对离面位移敏感的单束激光照明散斑干涉光路，将数字散斑相关法和电子散斑干涉术结合起来测量物体的三维变形。在无参考光时采集一幅物体变形前的散斑图，加入参考光并实现散斑干涉，结合相移技术测量物体离面位移。去掉参考光再采集一幅物体变形后的散斑图。对物体变形前后的散斑图进行散斑相关运算，得到二维面内位移分量，实现三维变形测量。对三点弯曲梁进行了实验，结果表明，该方法可以测量变形场的三个位移分量，具有光路简单、易操作的优点。

提出了一种利用载频电子散斑干涉测量三维位移场的新技术。首先，设计了一种新型的大错位方棱镜，利用该方棱镜可实现大错位电子散斑干涉。其次，被测物和参考物由布置在水平和竖直位置上的3个激光光源分别照明，三维电子散斑干涉系统由3个激光器、大错位方棱镜、CCD和参考物面组成。参考物面的一次偏转可同时引入3个干涉场的载波条纹。分别采集3个激光器照明下物体形变前后及参考物面偏转后的散斑干涉图样，图像相减后得到不同照明条件下的载波条纹和受形变调制的载波条纹。结合傅里叶变换方法，可解调出形变场的相位，进一步计算得到3个位移分量。利用该三维测量系统对三点弯曲梁进行了典型实验，实验结果表明，该系统可以有效的同时测量形变场的3个位移分量。具有光路简单，操作相对简单的优点，为电子散斑干涉三维测量提供了新的途径。

提出一种可将离面位移与面内位移分离的三维位移计算方法。在双光束电子散斑干涉系统中增加一路参考光，使这一路参考光为两光束所共用。两束光各自独立地对变形物体进行测量，分别计算相位分布，并对其中之一进行反相位计算。理论分析表明，对二路检测光所得到的相位进行相减运算，就能够较好地减少电子噪声的影响，分离面内位移场与离面位移，实现物体变形的三维测量。介绍该方法的原理，并利用典型实验证实了该方法的可行性。

通过大错位剪切镜和一作为参考物的压电陶瓷相移器将三个电子散斑干涉系统组成一新的三维电子散斑干涉系统。利用该系统,结合相移技术和图像处理技术, 可得到独立的位移场(u、v和w场)。该技术的特点是用三个激光器作为光源,一个压电陶瓷相移器产生参考光并实现相移,CCD摄像机前放置大错位剪切镜以使物光和参考光产生干涉。将该技术应用到柴油发动机零部件测量上,得到了主轴承孔周的三维位移场。

提出了一种用于分析物体三维位移场的全息干涉计量新方法。该方法将一个小平面反射镜贴于被测物体的表面,用三束呈空间分布的发散光波,在干版的三个不同区域或同一部位,记录被测物体的三个独立的双曝光干涉图。这些干涉图被由小平面反射镜运动造成的参考光虚点光源的位移所调制。基于对这种调制的理论分析,导出计算参考光虚点光源和被测物体三维位移的二个线性方程组。

本文用一张散斑图测量了物体的两面交线上的位移。