[发明专利]一种高频驻波振幅分布的高精度测量方法

权利要求书

1.一种高频驻波振幅分布精密测量方法，基于偏折技术的，其特征在于，具体步骤如下：

(1)搭建偏折测量光路，投影屏幕和相机相对于被测元件左右对称放置；

(2)在屏幕上显示二值化圆斑图样，经过振动元件反射后在相机成像；

(3)采用Sobel微分算子对图像进行差分计算，然后进行二值化处理，识别所采集图像中特征斑的边界；对边界内部区域Ω中的所有像素(i,j)，以灰度w(i,j)为权重计算特征斑的重心坐标：

其中[u(i,j),v(i,j)]表示特征斑中任意像素(i,j)对应的坐标；

(4)对特征斑中所有点坐标构造正规矩阵：

其中，δ(i,j)＝[u(i,j)-u₀,v(i,j)-v₀]表示特征斑中任意像素(i,j)的坐标相对于特征斑重心[u₀,v₀]的偏差；

(5)对步骤(4)中的正规矩阵M进行特征值分解，其中最大特征值对应的特征向量即为特征斑的延伸方向；从特征斑重心画出一条垂直于延伸方向的直线，特征斑沿该直线方向的宽度即为原始圆斑直径d；

(6)从特征斑重心沿其延伸方向画一条直线，与特征斑边界的两个交点记为A、B；线段AB长度与圆斑直径d之差的一半即为该点极限振幅引起的成像偏差；

(7)利用偏折标定的几何参数便可得到振动引起的测量点法向偏摆范围，将其x,y方向的分量分别写作s_x,s_y，并将z向分量归一化；

(8)采用modal法进行积分重构得到全区域振幅分布z,也即解偏微分方程，使得目标函数最小：

E(z)＝‖zD_x-s_x‖²+‖D_yz-s_y‖² (2)

其中，D_x、D_y分别表示沿x、y方向的微分矩阵，和法向偏摆的x、y方向分量进行逼近优化，解得z；求解后振幅分布整体偏移，使得驻点振幅为零。