力学是科学与工程技术之间的一座桥梁，也是人们认识自然的一个极其重要的手段。在其漫长的发展过程中，实验研究一直扮演着十分重要的角色，而位移和变形的测量是在实验研究中最基本的任务之一，因为它们是力学行为最直接的反映。光学测试方法作为一种非接触、全场测量的方法，其各种优点显得尤为突出，已经被广泛应1于物体的面内变形、离面变形、三维形貌以及材料力学性能等领域的测量，并日渐成为微结构与材料静动态性能的一种最基本而有效的测试技术。离面变形是光测力学最基本的测量参数之一。通常，离面变形的光学测量方法需要对被测物体表面做适当处理，甚至需做成模型，然后通过光学干涉形成条纹，再从条纹中提取所需的位移信息。由于这类测量方法大多基于光波干涉原理，因此，测量过程对环境要求比较高。作为一种最活跃也最有生命力的光测力学方法，数字散斑相关方法(DSCM)以其简单、无损、全场、非接触、高精度、自动化程度高等优点已被成功应用于科学研究和工程实际的许多领域。本文的研究旨在利用数字散斑相关方法，使用单相机实现物体离面位移的测量，使得离面位移的测量变得简单、快速。在此基础上建立了简单适用的鼓膜测试系统。本论文的主要工作和成果如下：　　 1.根据测量离面位移的光学方法和数字散斑相关法的基本原理，采用单相机实现了离面位移的数字散斑相关测量，即将数字散斑相关与光学投影测量相结合的投影散斑法。该方法是从侧面倾斜一定角度将人工散斑投影到物体表面，一般情况下CCD相机也倾斜放置。当物体发生离面位移时，散斑受高度的调制而发生移动。用数字图像相关方法计算出像面上散斑的位移，根据几何关系就可以得到物体表面的高度变化。　　 2.研制了测量离面位移的高精度数字散斑相关测量设备，相对精度达到1：10000。本文深入探讨了远心镜头在提高离面位移测量精度方面的重要作用，同时分析了镜头参数和相机参数与提高系统测量精度之间的关系，为进一步研制类似光测系统的硬件提供了一些参考。　　 3.开发了用于测量离面位移的DSCM软件。利用VC++6.0开发工具，编制了该系统的配套软件。本软件使用了多线程技术，不仅可以实时显示图像，而且可以根据不同的测试对象添加相应的有针对性的功能，更加方便用户操作。　　 4.利用所研制的离面位移测量系统，进一步研制了用于薄膜力学性能测试的实验装置，并用于鼓膜法测量薄膜力学性能的实验研究。　　 5.为了方便操作，特别设计了弹簧活塞加油系统。鼓膜测试过程中，油缸中的油会有少部分的损耗。由于加油过程中极易混入空气，从而导致加载数值测量不准确或者活塞超出行程，特别设计了与油缸相联通的弹簧活塞部分，通过旋钮控制，从油缸底部加油，避免了空气进入油缸。　　 6.利用电控平移台实现了亚微米、大量程的系统标定。不需要额外的标定装置，直接利用加载用的电控平移台通过软件界面控制对电控平移台的步进电机进行80细分，即可实现间隔为O.25μm高度标定。