重力波的動(dòng)態(tài)三維形貌測(cè)量的研究.pdf

1、彈性殼液耦合系統(tǒng)當(dāng)殼壁受到激振力作用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)的不同形態(tài)的大幅重力波現(xiàn)象。本文研究的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)重力波三維形貌的動(dòng)態(tài)測(cè)量，并獲得表面各點(diǎn)時(shí)間歷程。鑒于實(shí)驗(yàn)對(duì)象是水面，而且液面變形幅度較大，并伴有水花飛濺等現(xiàn)象，對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量手段以及后期數(shù)據(jù)處理的要求較高。 本文介紹了三維形貌測(cè)量的發(fā)展概況和應(yīng)用前景，對(duì)主要的三維形貌測(cè)量方法進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的特點(diǎn)和動(dòng)態(tài)測(cè)量的要求，選擇采用基于相位的輪廓術(shù)中的傅立葉變換輪廓法(F

2、ourier Transform Profilometry，簡(jiǎn)稱FTP)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。根據(jù)交叉光軸的光學(xué)原理設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其中光柵圖像采用的是條紋間距連續(xù)可調(diào)的數(shù)字條紋，通過(guò)LCD投影儀投射到重力波表面，并利用高速的圖像采集系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)圖像的實(shí)時(shí)采集。 在后期實(shí)驗(yàn)圖像的分析過(guò)程中對(duì)各種圖像處理方法進(jìn)行了比較分析，選擇了適當(dāng)?shù)膱D像處理方法對(duì)實(shí)驗(yàn)圖像進(jìn)行了預(yù)處理，并分析了傅立葉變換輪廓法中頻譜泄漏、混疊以及柵欄效應(yīng)的產(chǎn)生原因并提出

3、了消除方法。對(duì)實(shí)驗(yàn)圖像進(jìn)行了空間域的預(yù)處理后，降低了噪聲的影響，提高了條紋圖像的質(zhì)量，并經(jīng)過(guò)傅立葉變換、頻域?yàn)V波、傅立葉反變換、解包裹處理等一系列計(jì)算后，獲得了液面的高度信息，最終實(shí)現(xiàn)了大幅重力波的三維形貌的測(cè)量。通過(guò)對(duì)周期內(nèi)多幅圖像的連續(xù)處理得到了大幅重力波表面任一點(diǎn)的時(shí)間歷程。 本文先后對(duì)不同殼體的液固耦合系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量，獲得了矩形殼體、圓形殼體以及龍洗在受到一定頻率的激振力作用時(shí)，出現(xiàn)的不同形態(tài)的重力波的表面高度信息和各點(diǎn)