[发明专利]一种基于单像素成像的光弹性法

说明书

本发明的一种基于单像素成像的光弹性法，基于DMD的单像素成像光路，包括使用MATLAB预先生成傅里叶基底图；布置平面偏振光场，放置试件并对其施加压力；暗场下对试件上出现的光弹性条纹进行单像素成像，由光电探测器进行采样，使用台式万用表记录；在MATLAB中进行图像重建，得到六幅光弹性条纹图案；计算全场的等倾线和等差线参数，得到相位图。本发明通过引入单像素成像技术以替代CCD或CMOS这类相机，仅使用一个不具备空间信息分辨能力的单像素探测器即可进行成像，结构简单，其成像系统也无需复杂的透镜组，能够极大地简化光学设计。相较于阵列式的探测器，单像素探测器具有更高的量子效率、更低的暗噪声和更短的响应时间等优势，并且制造成本更低。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种基于单像素成像的光弹性法。

背景技术

传统的光弹性法使用的是阵列式的硅基电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)的相机来获得光弹性条纹图像。

传统光弹性法使用的CCD或CMOS相机结构复杂、造价昂贵成本高，并且适用于一些特殊波段(红外紫外波段等)的CCD或CMOS相机难以制造甚至无法得到，同时使用相机也需要相对复杂的透镜组，亦提高了成本。

发明内容

本发明提出的一种基于单像素成像的光弹性法，本发明将一种单像素成像方法引入光弹性法中以替代相机成像方式，并实现等倾线和等差线相位参数的获取。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于单像素成像的光弹性法，基于DMD的单像素成像光路，包括以下步骤：

使用MATLAB预先生成傅里叶基底图；

布置平面偏振光场，放置试件并对其施加压力；

暗场下对试件上出现的光弹性条纹进行单像素成像，由光电探测器进行采样，使用台式万用表记录；

在MATLAB中进行图像重建，得到六幅光弹性条纹图案；

计算全场的等倾线和等差线参数，得到相位图。

进一步的，使用MATLAB预先生成傅里叶基底图，具体为：

使用计算机生成一系列不同空间频率和相位的傅里叶基底图案，将傅里叶基底图案传输至空间光调制器DMD中。

进一步的，所述布置平面偏振光场，放置试件并对其施加压力，具体为：

布置正交平面偏振光场，放置对径受压圆盘试件，确保每个元件的中心处于同一轴线上，并于偏振光场出射端之后放置成像透镜，使得DMD的光屏恰处于透镜焦点处。

进一步的，所述暗场下对试件上出现的光弹性条纹进行单像素成像，由光电探测器进行采样，使用台式万用表记录，具体为：

布置暗场，并使DMD光屏上按次序交替显示傅里叶基底图案；

光源在通过平面正交偏振光场后产生的光弹性条纹图案垂直射出并成像在DMD的光屏上，与光屏显示的傅里叶基底图案进行调制，

光电探测器放置在DMD光屏的一侧的±12°采集调制光场的反射光强值；

探测器采集光强值并转化为对应的电压值输出，通过台式万用表记录。

进一步的，所述在MATLAB中进行图像重建，得到六幅光弹性条纹图案，具体为：

由计算机MATLAB软件处理台式万用表记录的数据，进行图像重建；