中国工程物理研究院激光聚变研究中心李杰获国家专利权
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龙图腾网获悉中国工程物理研究院激光聚变研究中心申请的专利一种激光散斑干涉测量系统正向设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120611574B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511114709.9,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种激光散斑干涉测量系统正向设计方法是由李杰;赵宗清;柴立群;姜宏振;巴荣声;闫佩正;周信达;石振东;李政豪设计研发完成,并于2025-08-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种激光散斑干涉测量系统正向设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种激光散斑干涉测量系统正向设计方法,通过多学科协同设计与验证,实现从测量需求定义到系统优化设计的全流程闭环。具体包括:获取待测目标形变特性和工况条件;优化激光照明参数确保光场均匀性;基于标量衍射理论计算物面光场复振幅;设计并验证探测光学系统的光机性能;智能调节剪切量适应形变梯度变化;采用相移或载波技术提取相位信息;通过迭代优化算法处理相位数据;最终将测量结果与理论值比对实现误差评价。本发明创新性地将有限元分析、光场传输仿真与算法优化相结合,显著提高了系统设计效率和测量精度,解决了传统方法中参数配置依赖经验、环境适应性差的问题。特别适用于复杂工况下大型结构件的形变精密测量。
本发明授权一种激光散斑干涉测量系统正向设计方法在权利要求书中公布了:1.一种激光散斑干涉测量系统正向设计方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:获得测量需求,包括待测目标的形变、应变测量精度和测量范围; S2:获得待测目标的形变信息,包括材料参数、粗糙度、尺寸、形状,建立有限元分析模型,根据待测目标的工作状态,获得不同工作载荷下待测目标的形变信息,确定有效探测区域尺寸; S3:获得现场工况条件,包括现场的温度及其变化情况、湿度、振动等环境因素以及作业空间等,确定照明探测工作距离; S4:激光照明光场计算:根据有效探测区域尺寸、表面光学散射特性及照明探测工作距离,确定激光波长、功率、偏振态、照明角度,通过光场传输仿真优化激光照明光场均匀; S5:物面光场复振幅计算:根据激光照明光场、待测目标的基本信息与形变信息,基于标量衍射理论开展光场传输仿真分析,获得不同工作载荷下待测目标形变时的物面光场复振幅; S6:设计探测光学系统,包括光学模块设计、结构设计、结构有限元分析和光学性能分析; S7:根据待测目标的形变信息,按照“形变梯度与剪切量反比”原则分别设置X、Y方向的剪切量; S8:基于标量衍射理论和光学频域传递函数,计算参考光路像面的光场复振幅; S9:结合设置的剪切量和光学传递函数,计算剪切光路像面的光场复振幅; S10:采用时间相移或者空间载波等技术,对参考光路像面的光场复振幅与剪切光路像面的光场复振幅所形成的激光散斑干涉图像进行记录,并将激光散斑干涉图像进行相位提取,其中对于时间相移采集获得的多幅激光散斑干涉图像,根据时间相移步数计算提取相位信息;对于空间载波采集获得的单幅激光散斑图像,经傅里叶变换计算提取相位信息; S11:重复步骤S8-S10,分别获得待测目标形变前、形变不同时刻的相位信息; S12:将形变后相位信息与形变前相位信息相减,获得含噪声的包裹相位信息; S13:判断包裹相位信息的密集程度:当某一剪切方向的包裹相位信息中条纹密集时,则转到步骤S7,将该方向剪切量减小,并重复步骤S8-S12;当某一剪切方向的包裹相位信息中条纹稀疏时,则转到步骤S7,将该方向剪切量增大,并重复步骤S8-S12,直至剪切量设置均能满足待测目标任意时刻形变的测量需求; S14:对S13获得的含噪声的包裹相位信息进行噪声滤波,获得去除噪声后的包裹相位信息; S15:对S14获得的去噪声的包裹相位信息进行解包裹,获得去包裹的相位信息; S16:对S15得到的去包裹的相位信息,结合最终最终剪切量设置和激光波长参数,计算应变分布测量结果; S17:将测量应变分布与理论应变分布进行误差分析; S18:将差值的RMS值与S1的测量精度等指标要求进行对比分析,若满足要求,最终输出完整设计结果;若不满足要求,则按照预设优化顺序进行迭代优化。
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