重力波的動態(tài)三維形貌測量的研究.pdf

1、彈性殼液耦合系統(tǒng)當殼壁受到激振力作用時，會出現(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現(xiàn)對重力波三維形貌的動態(tài)測量，并獲得表面各點時間歷程。鑒于實驗對象是水面，而且液面變形幅度較大，并伴有水花飛濺等現(xiàn)象，對實驗測量手段以及后期數(shù)據(jù)處理的要求較高。 本文介紹了三維形貌測量的發(fā)展概況和應(yīng)用前景，對主要的三維形貌測量方法進行了系統(tǒng)的理論分析，最后根據(jù)實驗對象的特點和動態(tài)測量的要求，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，簡稱FTP)進行實驗測量。根據(jù)交叉光軸的光學原理設(shè)計了實驗系統(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)進行實驗圖像的實時采集。 在后期實驗圖像的分析過程中對各種圖像處理方法進行了比較分析，選擇了適當?shù)膱D像處理方法對實驗圖像進行了預(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。對實驗圖像進行了空間域的預(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)過傅立葉變換、頻域濾波、傅立葉反變換、解包裹處理等一系列計算后，獲得了液面的高度信息，最終實現(xiàn)了大幅重力波的三維形貌的測量。通過對周期內(nèi)多幅圖像的連續(xù)處理得到了大幅重力波表面任一點的時間歷程。 本文先后對不同殼體的液固耦合系統(tǒng)的實驗測量，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，出現(xiàn)的不同形態(tài)的重力波的表面高度信息和各點