针对数字剪切散斑干涉技术在检测过程中得到的包裹相位图中存在噪声干扰的问题，本文提出了一种基于同态滤波的正余弦全变分融合降噪的激光散斑图像噪声抑制方法。首先对同态滤波后的包裹相位图进行正余弦分解，然后在分解的基础上通过全变分滤波来抑制噪声，最终通过散斑抑制指数的变化自适应地判断滤波是否完成。通过仿真与实验对所提方法的有效性进行了验证。首先向仿真包裹相位图中添加噪声并采用所提方法进行噪声抑制，根据散斑抑制指数验证所提方法的可行性；然后对预制缺陷的复合材料试件进行检测，并采用所提方法进行噪声抑制；最后通过散斑抑制指数和相位展开结果对所提方法的滤波效果进行验证。结果表明：采用所提方法得到的散斑抑制指数相较于传统的正余弦全变分滤波方法约降低了10.7%，同时有效地保护了相位信息不被破坏。

剪切散斑干涉测量技术是一种非接触式高灵敏度的光学检测技术。从技术研究和应用领域等方面对剪切散斑干涉技术近年来的发展进行介绍，详细阐述空间相移剪切干涉测量、多方向剪切干涉测量、多功能复用测量等剪切散斑干涉新技术，并介绍其在航空、航天、汽车、机械、新材料等领域的无损检测应用。最后，对剪切散斑干涉技术的优势和不足进行分析讨论，并对未来的研究方向进行展望。

为解决传统相位解包裹法不能够用于非连续表面的动态变形测量的缺点, 在详细阐述基于时空三维相位解包裹技术的数字散斑干涉术的工作原理和测量步骤基础上, 应用数字散斑干涉术和时空三维相位解包裹测量非连续表面动态变形.实验证明, 当采用每秒70帧的普通相机拍照时, 可实现最快形变速率为25.12 μm/s的非连续表面动态变形测量.本文所提方法扩展了数字散斑干涉术的测量范围, 增强其应用能力.

为了精确、实时地测量物体表面的动态形变,提出了基于狭缝光阑的空间载波剪切散斑干涉系统.该系统通过倾斜迈克尔逊干涉仪的一个平面镜来产生剪切量和载波频率,实现空间频谱的移动;采用一个可调节的狭缝光阑控制散斑大小和空间频谱宽度.基于傅里叶变换与反变换在空间频率域上提取所需的频谱并计算相位图,最后通过一幅干涉条纹图得到相位分布信息.采用该系统对一个中心加载、四周固支的薄铝板进行了动态测量,分析了光学系统参数对测量结果的影响.结果表明,采用像素尺寸为4.65 μm×4.65 μm的高分辨率相机,焦距为8 mm的成像镜头,设置剪切量为25 mm,狭缝光阑X方向的尺寸为1 mm时,可得到高质量的剪切散斑相位图.该方法可以在25 frame/s 的采集速度下,以43.6°的视场角实现动态形变的测量,可测形变峰值为0.5~30 μm.

为了实现悬臂方形薄板的共振模态分析, 本文基于 AF-ESPI测量原理和瑞利利兹法对悬臂方形薄板共振模态的理论进行了完整分析, 给出前 8阶的共振频率和相对应悬臂方薄板的电子散斑共振条纹分布情况。为了验证理论计算的精确性, 搭建了振幅波动电子散斑干涉测量系统, 并利用该系统对悬臂方形薄板进行模态分析, 测量该板的共振频率和振动模态。理论计算的结果和实验测量值对比发现, 振动的条纹和理论计算的结果一致, 共振频率的测量值和理论计算值之间的相对差值在 0.1%~9.1%之间。

复合材料层合板在外界激励下很容易产生层合板表面无法探测到的内部低速冲击损伤, 从而引起材料失效甚至破坏。首先通过对低速冲击后的层合板进行目视检测获得了层合板受冲击后的若干损伤特征, 然后利用数字散斑干涉测量技术(DSPI)对受到低速冲击的层合板在热载下进行内部低速冲击损伤检测。实验结果表明DSPI技术通过观察散斑干涉条纹的不规则分布即可准确、灵敏识别复合材料层合板表面难以观察到的内部低速冲击损伤, 并且通过图像处理技术及相移技术可以准确评估内部低速冲击损伤对复合材料层合板的结构变形带来的影响。

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。

剪切散斑干涉术中, 普遍采取相移法提取相位, 只可得到被包裹的相位信息, 进一步量化计算之前, 必须展开相位, 但是大量的散斑噪音使相位展开变得非常困难.本文提出基于图切割理论的相位展开算法, 将相位展开等价于整数的最优估计问题, 通过最小化能量函数展开相位, 无需对散斑包裹相位图进行滤波, 就可以从包含大量散斑噪音的包裹相位图中准确地提取出真实相位, 极大程度地保留了相位包裹图中的细节信息.对于同一幅模拟的散斑包裹相位图, 传统的质量导向枝切法和最小二乘法的均方根误差分别为11.707 6和4.977 5, 新算法的均方根误差则为0.945 9, 数值模拟与实验结果均验证了新算法优良的抗噪性能.

由于采用剪切散斑干涉术测量离面应变和面内应变都与剪切量有关，所以剪切量的测量精度决定了应变场分布测量的准确性。本文论述了公式法、成像法、莫尔条纹法和相关法等4种剪切量测量法的测量原理，定性分析了它们的测量范围。搭建了一套剪切量测量系统，利用成像法、莫尔条纹法、相关法测量剪切散斑系统的剪切量，并以公式法计算的结果为准，比较其他3种方法的测量结果。结果表明：剪切量>3 mm时，利用相关法测量具有较高的测量精度; 剪切量<3 mm时，莫尔条纹法测量效果会更好。因此，实际应用中，应该先根据实际测量条件估算剪切量的大致范围，然后依据估算范围选择合适的测量方法。