结构变形测量一直是结构工程领域的重要问题。传统的结构变形测量方法精确度不够高,方法比较复杂。而光学测量方法具有灵敏度和精度高(可达微米数量级)、设备简易、光路灵活多变、无损被测量物体、无需对被测量物体表面做特殊处理等许多优点,已在宏观、微观领域中被广泛应用,尤其在小物体变形测量方面更具优势,如近年来国际上新出现的MEMS微系统结构的变形测量等都离不开光学测试技术。因此,我们尝试引入光学测量中的数字全息干涉法来进行小结构变形测量。 光学全息是由盖博(Gabor)在1948年提出。20世纪70年代,顾德门(Goodman)提出了数字全息。当时的技术是将普通银盐胶片所记录的全息图用逐点扫描的办法数字化后存入计算机,然后再利用数字计算的方法对全息图进行再现。由于此种方法仍然需要利用普通胶片来记录全息图,加上由于当时计算机技术的相对滞后,所以在之后很长的时间里,这种技术并没有什么进展。近年来,随着计算机的速度及容量的大幅度提高和高性能CCD的出现,数字全息的实验研究才全面展开。数字全息是一种数字化的光信息处理技术,是传统全息与现代电子技术相结合的产物。其记录和再现过程全部实现了数字化操作,因而能完全适应现代的信息处理与传输的需要;它不仅处理速度快而且通过一次曝光就能同时得到被记录物体的表面亮度和相位分布,能用于几乎所有的光学测量和信息处理领域。由于具有这些突出的优点,所以它一出现就得到了光测力学界的广泛关注,被普遍认为是光测力学在适应现代信息处理手段的发展过程中所取得的又一个重大进步。 目前,国外对此技术的研究比较活跃,关于数字全息的实验研究已经涉及了传统全息的几乎所有领域,包括形貌测量、变形测量、像差补偿、构件缺陷检测和光神经网络等,而国内到目前为止相关的报道还很少。从研究的深度看,现有的研究工作都还不够深入,它们大多都只停留在实验方法研究的层面上,仅仅将注意力集中在如何用数字全息来代替传统全息方面,而对于数字全息本身的一些具体特性很少涉及,以至于到目前为止,数字全息的研究还完全被局限于传统全息的原有框架内,其优越性得不到充分发挥。从研究范围上看,现有的工作大多照搬传统全息的实验内容,用数字的方法重复传统全息的功能,此技术在数字处理方面的潜为远未充分发挥。 为了更好地拓展数字全息技术的应用范围、充分发挥数字全息的优越性,必须对它的基本特性进行全面系统的理论分析和实验研究,必须将它和其它信息处理技术相结合,只有这样才能从根本上解决目前数字全息发展所面临的问题。 本论文的主要研究工作主要包括以下几个方面: 1.对传统光学全息和数字全息的原理及其应用开展研究。对数字全息的一些