“离面位移偏导数解释”是小错位量条件下的近似理论。它要求“对点”的距离很近,两点的位移连续、位移导数基本不变。
为了便于说明,用典型的圆形脱粘缺陷变形情况作对比。力学模型是周边固定支撑的圆板,受均布法向载荷。图6.3-5是位移差解释的比较与位移梯度解释。
图6.3-5 位移差解释与位移梯度解释的比较
图中w是圆形缺陷沿直径线上的离面位移。从图中很容易发现两者的差别。如果错位量比较小,两种解释方法的结果是相近的。但在错位量较大的情况下,位移差解释可以反映出错位量对条纹图大小以及灵敏度的影响。图6.3-5为采用计算机模拟两种解释的检测图像,两者对应的是完全相同的变形情况,但结果有明显的不同,位移差解释的结果与实际检测结果吻合。由此可知,位移梯度解释在解释错位散斑条纹图中遇到的问题,用位移差解释可以得到圆满的解释。下面解释缺陷条纹图尺寸变化的问题,灵敏度问题下节专题介绍。
由于图像错位装置的作用,错位散斑技术拍摄得到被测物体的重影像,如图6.3-6所示。图中阴影区表示缺陷,虚框和实框的阴影区分别代表缺陷的一对错位像,错位方向水平、大小为δx。假设外载使待测物体产生变形时,缺陷部位产生离面位移,其他部位没有变形。根据位移差解释,在图中的Ⅰ、Ⅱ区都将出现代表离面位移的条纹。而在错位像的重叠区将出现离面位移差条纹,其他部位没有条纹。这样在缺陷的一对错位像所覆盖的整个区域内都将出现干涉条纹。(www.xing528.com)
从图中明显看出,缺陷条纹图的轮廓大小将超过缺陷本身的大小。而且轮廓大小与错位量直接相关:①在错位方向,轮廓区的长度等于缺陷长度与错位量之和。②在与错位方向垂直的方向,轮廓区长度与缺陷长度相同。③当错位方向上缺陷的长度小于错位量时,将出现两个独立的ESPI条纹图,条纹代表缺陷的离面位移。
错位量对条纹图轮廓大小的影响给缺陷大小和定位带来了麻烦。根据上面的分析,在错位散斑图中将缺陷条纹图的轮廓大小在错位方向去掉一个错位量的大小,即可得到原始的缺陷形状和大小。实践证明该方法简单而有效。随着相移技术的采用,最新的商用错位散斑检测系统已经通过相位图实现了缺陷尺寸的修正,在图像中可直接显示出缺陷的大小和形状,无需补偿。
图6.3-6 错位量对成像及条纹图的影响
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