液晶表示装置を用いた実時間スペックル相関法

使用液晶显示装置的实时散斑相关方法

基本信息

批准号：
03650028
负责人：
豊岡了
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650028/
关键词：
液晶表示装置スペックル相関法振動モ-ド解析

项目摘要

粗面をレ-ザ光で照明したときに回折界または像界で観察されるスペックルパタ-ンは粗面の変形及びひずみによって形を変えながら移動する。物体の変位前後のスペックルパタ-ンの相互相関関数は変位にともなってそのピ-ク位置が移動すると共に値が減少する。これがスペックル相関法による変位測定の原理である。本研究は液晶パネルをシャドウフィルタとして用いる実時間スペックル相関法,およびスペックルパタ-ンをCCDカメラで撮り,変形の2次元分布を計算機で解析する方法の提案に関するものである。はじめに基準となるスペックルパタ-ンを透過型液晶TVパネル上に表示し,相関関数を光学的に並列演算する方法を提案している。静止した物体表面上の一点をレ-ザ光で照明したときの回折界のスペックルパタ-ンを透過型液晶パネル上に表示し,その像と物体が振動したときの動的スペックルパタ-ンとを重ね合わせることによって相関信号を光強度変化として出力することができた。この方法は軽量構造物のモ-ダル解析に有効に適用することができる。特に多自由度系を取り扱うために複数点を同時に照射したときの多重スペックルパタ-ンによる各点の相関信号を同時に分離して検出する際に可能な多重度の限界やSN比について,計算機シミュレ-ションと実験によって詳細に検討した。上述の方法は物体の変位にともなう相関関数の変化を利用しているので,ダイナミックレンジはスペックルの平均径程度で測定精度もその数%に制限される。それに対して,実時間性を犧牲にすれば,CCDカメラで撮った変形前後の像界のスペックルパタ-ンを面内でブロックに分割し,ブロックごとに相関関数を計算することによって,2次元の変形分布を広いダイナミックレンジで精度良く測定することができる。ブロック分割のサイズ,スペックルサイズ等の最適条件について検討した。

当用激光照射粗糙表面时，在衍射场或像场中观察到的散斑图案会由于粗糙表面的变形和应变而移动，同时改变其形状。物体位移前后散斑图案的互相关函数随着其峰值位置随着位移而移动而减小。这就是利用散斑相关法进行位移测量的原理。本研究涉及使用液晶面板作为阴影滤光片的实时散斑相关方法，以及使用CCD相机捕获散斑图案并使用计算机分析变形的二维分布的方法。首先，提出了一种在透射式液晶电视面板上显示参考散斑图案并并行光学计算相关函数的方法。当用激光束照射静止物体表面上的一点时，衍射场的散斑图案显示在透射式液晶面板上，并且该图像叠加在物体振动时的动态散斑图案上。，我们能够输出光强度变化的相关信号。该方法可有效应用于轻质结构的模态分析。特别是，为了处理多自由度系统，我们进行了计算机模拟，以研究同时分离和检测相关信号时可以达到的多重度和信噪比的极限当多个点同时照射时，由于多个散斑图案，在每个点上的结果通过模拟和实验进行了详细研究。由于上述方法利用了相关函数随物体位移的变化，动态范围约为散斑的平均直径，测量精度仅限于其百分之几。另一方面，如果牺牲实时性，我们可以将CCD相机拍摄的变形前后像场的散斑图案划分为平面内的块，并计算每个块的相关函数，从而创建一个可以在宽动态范围内高精度测量二维图像。研究了块分割尺寸、散斑尺寸等的最佳条件。