『壹』 什麼是隔振台
隔絕外界和儀器之間的震動傳遞,按效果來分有氣浮最好,其次彈簧,橡膠最低,
精度越高的儀器對環境震動的要求越高,一般人體感覺不到的震動,對儀器來說,有很大的影響,這類震動我們稱之為微震動,儀器的隔震台主要是隔絕微震動用的,類型有主動的也有被動的,一般被動的比較多,一般儀器就能滿足,主動的價格昂貴,但效果好,你想了解更多,可以搜一下拓許tokkyokiki看看
『貳』 什麼是DSSPI技術
飛機復合材料的散斑干涉檢測技術主要是指測量材料表面離面位移的數字錯位散斑干涉術(DSSPI),因此,本文所提到的散斑干涉是指數字錯位散斑干涉。DSSPI檢測技術綜合了三大技術:激光技術、視頻技術和計算機圖像處理技術,同時還應用了諸如微電子技術、精密儀器製造及控制技術等。該檢測原理是對被測物體載入,利用激光擴束後照明物體,經錯位鏡形成被攝物體相互錯位的散斑圖,經CCD和圖像採集卡輸入到計算機圖像系統中,再對變形前後的兩個散斑場作相減模式處理,在監視器上得到表示物體位移導數的干涉條紋。該干涉條紋中包含了物體缺陷處形變與正常地方不一樣的信息,如果被測物有內部損傷,表現為牛眼狀的條紋圖案。
DSSPI檢測技術的發展
激光剪切散斑干涉技術自20世紀70年代發明以來,從測試理論、實驗技術和應用范圍等方面都得到了很大的發展。基於干涉原理的激光數字錯位散斑干涉成像檢測技術(DSSPI)是20世紀80年代興起的用於表面變形測量的新型光學檢測技術,它突破了原有光測技術的局限性,將測試過程圖像和後處理全部集成在一套完整系統之內。DSSPI檢測技術目前主要檢測復合材料結構、蜂窩夾層結構等。其主要優點是:具有非接觸、無污染,檢測不受工件材料幾何外形和尺寸限制;全場檢測,視頻顯示;檢測速率很高,一次檢測面積達1m2且檢測靈敏度高;缺陷尺寸可測量;不用避光,不需專門隔振,快速實時,可用於工件現場檢測,檢測結果實現了計算機實時圖像記錄。因此,DSSPI檢測技術正廣泛地應用於內場和外場的快速無損檢測。
由於激光剪切散斑干涉法的干涉條紋圖有散斑雜訊的干擾,條紋清晰度和反差遠不及全息圖像。目前針對提高圖像質量開展了很多研究工作。多種空間濾波技術和數字圖像濾波技術用於削弱散斑雜訊,如空間濾波器、傅里葉變換、卷積變換、遞歸濾波、區域密度濾波等;採用相移技術提高檢測靈敏度和圖像質量;數字圖像處理如實時圖像增強技術等。另外,二維剪切干涉技術、剪切干涉中的載波技術以及序列圖像處理技術等方面也已取得明顯進展。
美國空軍1988年正式將DSSPI 作為B-2飛機蒙皮與芯子粘接層整體檢測的主要檢測手段。肯尼迪航天中心使用美國激光技術公司的產品檢測太空梭外部燃料箱熱保護塗層和固體火箭推進器的熱保護層,取得了理想的效果。德國也應用該技術分別進行全場三維、非接觸式的應力/應變測量、變形測量、振動測量、材料缺陷檢測等。在公開報導的文獻中,激光電子錯位散斑干涉成像法已經在檢測渦輪發動機的復合材料風扇箱、汽車復合材料面板、輪胎、橋梁、直升機旋翼、混凝土殘余應力等很多場合有成功的應用。
在我國,許多學者也對該技術進行了深入的研究。目前,研製生產了相應的激光剪切散斑干涉成像系統,並成功地應用於復合材料的無損檢測。但對於飛機復合材料外場原位檢測的DSSPI檢測儀相對研究進展緩慢。現在,飛機復合材料外場原位檢測方法主要有超聲法、敲擊法、聲阻法、板波法和諧振法等。而復合材料對聲波的衰減很大,這些方法只能檢測薄型的復合材料表面、近表面缺陷,一次檢測的區域非常小,大多需要耦合劑,檢測速度非常慢。
DSSPI檢測的關鍵技術
DSSPI檢測技術目前主要停留在實驗室階段,要真正走向實用化、儀器化階段,還需進一步研究,以下對一些具體的關鍵技術加以探討。
1.載入方式
利用DSSPI技術進行無損檢測,需要對被測物體進行載入,針對不同的缺陷,採用適當的載入方式對檢測至關重要。傳統的載入方式一般有真空載入、熱載入、電磁激振載入等。其中真空載入是散斑干涉無損檢測中常用的載入方式,力載荷可由均勻負壓即真空載入來實現。此種載入方式,技術條件較為成熟,容易定量,對彈性模量較低的材料(如有機玻璃、塑料、橡膠)的缺陷檢測是十分適用的。但只限於小型件的檢測,不能達到在線快速檢測的要求;熱載入方式設備簡單,載荷變化范圍可自行調節,可以進行飛機外場原位檢測載入,但受到缺陷深度的影響,對溫度不敏感的某些材料檢測效果並不理想;電磁激振載入一般是將作為激振器的壓電陶瓷粘貼在被檢測物體上,由於激振器與被檢測物體直接接觸,為接觸性載入,直接影響測試效果。
傳統載入方式受到場地環境、被檢測對象實體尺寸、構件拆解限制等條件的制約,其應用受到限制。為了適應飛機外場原位檢測的要求,可以對被測物進行聲波激振載入。調節諧波頻率與物體缺陷固有頻率相同或接近時而產生諧振,諧振時的振幅被散斑所記錄,這樣通過計算機圖像系統進行不同振幅散斑場相減,從而得到散斑條紋圖。該載入系統由主振器、功率放大器、頻率計、揚聲器和電源等組成,稱之為音頻掃描激振載入系統。主振器具有連續掃頻輸出功能,掃頻信號經功率放大後,由揚聲器發出頻帶較寬的激振聲波,作用於材料表面,對材料缺陷處進行激振。實驗表明,該載入方式激振效果明顯,檢測到的散斑條紋較為清晰,具有快速、連續、全場掃描的特點。但還需在外場加以驗證。
2.儀器小型化
在工程應用中,DSSPI檢測系統包括激光錯位干涉系統、CCD攝像系統、圖像卡採集系統、計算機圖像處理系統和載入系統等。隨著激光技術、視頻技術、計算機圖像處理技術、光纖技術以及微機電的發展,要實現DSSPI檢測儀器小型化已成為可能。首先隨著激光技術的發展,體積小,大功率激光器已研製出來,如輸出能量高,小而堅固的單縱模固體激光器;其次是體積小、高性能、高分辯率CCD攝像系統的研製,計算機圖像處理軟體的開發以及光纖相移技術的發展,為儀器的小型化奠定了基礎。3.剪切技術
DSSPI激光剪切成像的一個關鍵技術是利用空間相移技術代替過去傳統的時間相移技術,使信號處理大為簡單(一次成像過程僅需要兩幅視頻圖像,如果用時域相移,一幅圖像需要6幅視頻圖像)。剪切成像方式可以分為兩大類。一類為振幅分割剪切干涉法,其最典型的方式是邁克爾遜(Michelson)干涉法。其剪切成像示意圖如圖2所示。採用邁克樂遜散斑光學頭,壓電陶瓷(PZT)反射鏡可移動,以實現光波的相移,旋轉反射鏡2還可調節剪切量的大小。邁克爾遜法的光強比接近於1,且在全場內分布均勻,由於不需要光闌重構,孔徑較大,光能利用率高。
第二大類是波前分割剪切干涉法,該法有多種結構。以光楔法最為簡單、實用。另外還有渥拉斯頓棱鏡,由兩個直角棱鏡組成,如圖3所示。其特點是光路簡單,可實現大錯位剪切,不需要引出參考光;另一方面使用渥拉斯頓棱鏡得到兩束正交偏振光容易引入偏振相移技術,從而可得到條紋的相位值且使測量精度大大提高。一般,電子錯位散斑位移導數測量的靈敏度為第條紋,從式中可知,通過改變錯位量 *9啄x可以改變位移導數測量的靈敏度。如採用雙鏡頭成像裝置,這樣可以在錯位鏡兩頭加入透鏡,並可移動錯位鏡與物體的距離來達到改變*9啄x的目的,同時又不使成像受到影響,但其具體光學參數標准還需在實驗中進一步驗證。如圖4所示
4.數字圖像處理技術
隨著計算機技術和電子技術的飛速發展,廣泛地採用數字式的圖像處理方法。數字圖像處理方法可以減小DSSPI檢測系統對圖像處理的硬體要求,以減小儀器的體積。數字圖像處理主要包括:點運算、幾何運算、代數運算等,以改變圖像的直方圖分布、灰度值,提高圖像的解析度和消除隨機雜訊的影響。數字圖像是一種離散的圖像,因此,可以用統計學的理論加以分析和描述。散斑條紋處理可用數字式圖像處理來完成,其通用的圖像處理方法有圖像的幾何變換、灰度調整、數字濾波、平滑去噪、邊緣檢測、快速傅里葉變換、離散餘弦變換、相位去包裹、數字相關等。隨著圖像處理技術的發展,DSSPI檢測技術必然會得到廣泛的應用。
5.相移技術
相移干涉利用相位變化求解位移和位移導數,從而得到全場的相位分布,缺陷識別更進一步。具有識別精度高、測量速度快、應用范圍廣的優點,得到了廣泛應用,是熱點研究領域。外差干涉技術是一種以改變光調制頻率和用電子相位計來求出干涉條紋光波相位的方法,它可精確到千分之一波長,實現高精度測量。但這種方法由於光路裝置復雜,又是逐點測量,所以很少應用。光載波技術就是把非單調的條紋相位分布加上一個有足夠斜率的線性載波條紋相位分布,使調制後的相位變得單調化,根據調制後的載波條紋偏離載波的程度或使用載波解調技術求得全場的相位分布。在20世紀80年代初,有人首先提出了相移電子散斑干涉術,通過計算不同相移量下的二次相關條紋來求解相位。相位相減法,即先求解變形前後散斑干涉場的相位,再通過相位相減來獲得變形引起的相位變化。在相位演算法上,有單步相移法。在實現相移方面,也先後有偏振相移、扭曲液晶相移等方法的提出。
展望
21世紀,隨著DSSPI檢測關鍵技術的長足進展,DSSPI原位檢測技術也有所突破。如DSSPI檢測技術音頻掃描激振載入方式、可調實時時間差和代表離面位移的導數(峰值)疊加概念的提出,特別是用峰值疊加法記錄缺陷的散斑圖,大大提高了檢測的快速性、缺陷的直觀性。該技術採用物體變形前t0 的剪切散斑場和任意時間tn (n=1,2,3…N)時的散斑場疊加,可迅速獲得物體缺陷大小、形狀和位置的導數峰值條紋圖(白色區域表示缺陷)。還有音頻掃描激振載入方式的提出,為DSSPI檢測技術提供了嶄新的外場原位載入方式,具有很大的現實意義。同時伴隨著可視化圖像處理軟體技術、模糊神經網路技術、資料庫技術、模擬技術、專家系統和分形理論等研究領域地進展,DSSPI檢測技術將向智能化、自動化方向發展,為飛機復合材料外場原位檢測提供更好的檢測手段。