彩色全息记录材料介绍 (一)
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
彩色全息记录材料介绍(一)
全息记录材料可分为无机和有机两大类。大致有卤化银乳胶、重
铬酸盐明胶、感光性高分子、光导热塑性塑料、光致各向异性材料、光致
折变材料等，其中应用最广泛的是卤化银乳胶和重铬酸盐明胶感光材料。
根据记录材料吸收光后材料性能变化的类型大致又可分为透射型、折射型、
浮雕型和混合型四种。在全息印刷中主要使用的则为透射型的卤化银、折
射型的重铬酸明胶和浮雕型的光致抗蚀剂，属折射和浮雕混合型的以漂白
处理方式使用的卤化银材料等。
记录材料的选择应从两个方面考虑。一是记录波长，有单波长记录
和多波长记录两种情况。另一是全息图的类型，有透射全息图和反射全息
图的区别。前者要考虑记录材料的灵敏波长，后者考虑记录材料的厚薄。
单波长记录的透射式全息图，多用红敏的记录材料，如国产的天津全息I
型和II型，Agfa8E75，Ilford SP696T，SP673和俄罗斯的PRG03等银盐
干版，和光导热塑片等；蓝敏的用天津全息III型，8E56银盐于版和光致
抗蚀剂等。
单波长记录反射全息图多用DCG版(蓝敏)，光致聚合物(红敏或蓝
敏)和8E56HD、8E75HD银盐干版等。多波长记录透射全息图常用
value=“649”unitname=“F”>649F,8E56银盐干版。反射全息图常用
8E56HD和8E75HD记录夹层全息和俄罗斯PRG03全色银盐干版；双色DCG 版；新兴起的光致聚合物有杜邦公司HRF系列和Ommi Dex全息胶片系列。为了方便详细介绍全息常用记录材料的特点，下面先简要介绍反映记录材
料性能的几个主要特性参数。
全息记录材料的特性参数
专注下一代成长，为了孩子
利用数字全息干涉术测定材料的泊松比
文章编号:025827025(2005)0620787204 利用数字全息干涉术测定材料的泊松比 徐 莹,赵建林,范 琦,向 强 (西北工业大学理学院光信息科学与技术研究所,陕西西安710072) 摘要 根据数字全息干涉术的基本原理,利用CCD 分别记录物场状态变化前后的无透镜傅里叶变换全息图,通过数值再现分别得到不同状态下物场的复振幅分布,从而直接得到不同状态下物场间的干涉条纹图样。如果该物场是由板状试样的离面弯曲引起的,则通过测量干涉条纹图样中相同相位条纹的渐近线之间的夹角,即可确定出材料的泊松比。实验证明该方法简单易行,尤其适合对光学粗糙表面、小泊松比或小尺寸的试样进行全场测量,测量结果具有良好的重复性,较高的灵敏度和精度。 关键词 全息;数字全息干涉术;泊松比;无透镜傅里叶变换全息图;干涉相位差中图分类号 O438;O348.12 文献标识码 A Determination of the Poisson ′s R atio of Material by Digital H olographic Interferometry XU Y ing ,ZHAO Jian 2lin ,FAN Qi ,XIAN G Qiang (I nstitute of O ptical I nf ormation Science and Technology ,S chool of S cience ,N ort hwest ren Pol ytechnical Universit y ,X i ′an ,S haanx i 710072,China ) Abstract Base on the principle of digital holographic interferometry ,two lensless Fourier transform holograms representing two different deformation states of object field are captured by CCD.Then the numerical reconstruction of digital holograms is implemented respectively to acquire the complex amplitude of object waves ,and the interference phase difference is determined by subtracting the phases of the different states.According to the pure bending theory in elastic mechanics ,the Poisson ′s ratio is derived numerically f rom the angle between the asymptotic lines of the fringes of equal phase ,which are caused f rom homogeneous deformation and reconstructed by digital holographic interferometry.This method for determination of Poisson ′s ratio of material in the f ull -access performance by experiment is simple and easy to operate ,especially suitable for material with rough surface ,low value Poisson ′s ratio and small size.K ey w ords holography ;digital holographic interferometry ;Poisson ′s ratio ;lensless Fourier transform hologram ;interference phase difference 收稿日期:2004205231;收到修改稿日期:2004209230 基金项目:航空科学基金(02I53075)资助项目。 作者简介:徐 莹(1980—),女,江西人,西北工业大学理学院博士研究生,主要从事全息术及其应用方面的研究。E 2mail :xy_1999@https://www.360docs.net/doc/1d18631682.html, 1 引 言 泊松比是反映材料弹性特性的一个常数,表征试样拉伸时沿横向发生收缩的程度,通常用于工程部件的数值压力分析。常用电子与机械相结合的方法如借助引伸计测量试样横向及纵向变形量来获得泊松比。该方法在测定材料长期性能时难免发生漂移,而且引伸计自重及夹持力可引起软质试样的附加变形,所以只适用于硬质试样。也可以通过在试 样上粘贴电阻应变片的方式测量其泊松比,但该方 法测量的变形范围有限,并且试样附加了粘贴片的刚度,会引起一定误差。此外传统的光学测量方法[1]如全息法、散斑法、影像云纹法等,均是从所得到的干涉图样推算出泊松比,但这些方法需要经过对记录介质必需的曝光、显影等物理化学处理过程,再现过程复杂,周期较长,有些还需要将待测试样弯曲表面研磨成镜面,这对于非金属材料几乎是不可 第32卷 第6期2005年6月 中 国 激 光 C H IN ESE J OU RNAL O F L ASERS Vol.32,No.6 J une ,2005
激光全息照相
激光全息照相 普通照相记录下来的是物体光波的强度，不能记录相位，因而丢失了物体纵深方向的信息，照片看起来没有立体感。1948年英国科学家盖伯（D. Gabor）在研究电子显微镜的分辨率时，采用了一种两步无透镜成像法，可以提高电子显微镜的分辨本领。他提出的方法，利用了光的干涉原理来记录物光波并利用光的衍射原理来再现物光波，这种方法可以同时记录下物体光波的振幅和相位，这是全息照相的基本原理，为此他在1971年获得诺贝尔物理学奖。 “全息”来自希腊字“holo”，含义是“完全的信息”，即包含光波中的振幅和相位信息。利用激光全息照相得到的全息图，图上的任何一块小区域都能重现整个物体的像。激光全息照相在流场显示、无损探伤、全息干涉计量和制作全息光学元件等领域有着广泛的应用。 一、实验目的 1．加深理解激光全息照相的基本原理； 2．初步掌握拍摄全息照片和观察物体再现像的方法； 3．了解全息照相技术的主要特点，并与普通照相进行比较； 4．了解显影、定影、漂白等暗室冲洗技术。 二、实验原理 1．全息照相与普通照相的主要区别 物体上各点发出（或反射）的光（简称物光波）是电磁波，借助它们的频率、振幅和相位信息的不同，人们可以区别物体的颜色、明暗、形状和远近。普通照相是运用几何光学中透镜成像的原理，把被拍摄物体成像在一张感光底片上，冲洗后就得到了一张记录物体表面光强分布的平面图像，像的亮暗和物体表面反射光的强弱完全对应，但是无法记录光振动的相位，所以普通照相没有立体感，它得到的只能是物体的一个平面像。所谓全息照相，是指利用光的干涉原理把被拍摄物体的全部信息——物光波的振幅和相位，都记录下来，并能够完全再现被摄物的全部信息，从而再现形象逼真的物体立体像。全息照相的过程分两步：记录和再现。全息照相的数学描述见本实验附录A。 2．光的干涉——全息记录 全息照相是一种干涉技术，为了能够清晰地记录干涉条纹，要求记录的光源必须是相干性能很好的激光光源。图1是拍摄全息照片的光路示意图。 由激光器发出的激光束，通过分束镜分成两束相干的透射光和反射光：一束光经反射镜M1反射，再经扩束镜L1扩束后照射到被拍摄物体上，然后从物体投向全息底片H上，这部分光称为物光。另一束光经反射镜M2反射，再经扩束镜L2扩束直接照射到底片上，称为参考光。由于同一束激光分成的两束光具有高度的时间相干性和空间相干性，在照相底片上相遇后，形成干涉条纹。由于被摄物体发出的物光波是不规则的，这种复杂的物光光波是由无数的球面波叠加而成的，因此，在全息底片上记录的干涉图样是一些无规则的干涉条纹，这就是全息图。
二次曝光全息干涉法在测量技术中的应用
二次曝光全息干涉法在测量技术中的应用 摘要：二次曝光法即在全息光路布局中，用一张全息底片分别对变形前后的物体进行两次全息照相。这时，物体在变形前后的两个光波波阵面相互重叠，固定在一张全息图中。如全息图用拍摄时的参考光照明，再现的干涉条纹图即表征物体在两次曝光之间的变形或位移。二次曝光全息干涉法是简单易行的常用方法，可获得高反差的干涉条纹图。 1 引言 自激光全息术发明以来，激光全息技术的应用领域和范围不断拓展，对相关技术和行业的影响越来越大，尤其是近年来随着激光全息技术与其它学科技术的综合运用，激光全息技术更展现了它的巨大应用前景。全息干涉测量技术是全息技术应用于实际的最早也是最主要的技术之一，它把普通的干涉测量同全息技术结合起来，有如下特点: (1)一般干涉测量只可用来测量形状比较简单的高度抛光表面的工件，而全息干涉测量能够对具有任意形状和粗糙表面的三维表面进行测量，精度可达光波波长数量级。 (2)由于全息图再现的像具有三维性质，故用全息技术就可以通过干涉测量方法从许多不同视角去观察一个形状复杂的物体，一个干涉测量全息图就相当于用一般干涉测量进行的多次观察。 (3)全息干涉测量可以对一个物体在两个不同时刻的状态进行对比，因而可以探测物体在一段时间内发生的任何改变。这样，将此一时刻物体与较早时刻的物体本身加以比较，在许多领域的应用中将有很大优点，特别是适用于任意形状和粗糙表面的测量。 (4)全息干涉测量的不足之处是其测量范围小，仅几十微米左右。 目前，全息干涉测量技术在方法上先后发展了实时全息干涉法(单次曝光法)、二次曝光全息干涉法、时间平均全息干涉法、双波长干涉法以及双脉冲频闪全息干涉法等。二次曝光全息干涉测量法原理简单操作方便,是测定物体微小变形的有效方法。本文只介绍二次曝光全息干涉法的原理及应用。 2 二次曝光全息干涉法的原理及典型光路 2.1二次曝光全息干涉法的原理 所有干涉仪的工作原理都是比较两个或多个波面的形状。二次曝光法是将初始物光波面与变形以后的物光波面相比较。在记录过程中对一张全息干板作二次曝光，一次是记录初始物光波（标准波面）的全息图；一次是记录变化以后的物光波（变形波面）的全息图。这两张全息图记录在同一张干板上，记录时顺序也可以颠倒。当用照明光波再现时，可再现出两个物光波面，这两个波面是相干的，因而观察到的是她们之间的干涉条纹。通过干涉条纹的分布情况，可以了解波面的变化。 二次曝光法的记录与再现光路如图1所示。在底片平面上，参考光波 ，初始物光波，变形后 的物光波。
激光全息检测技术资料
激光全息检测技术 1.激光全息检测技术概述 全息术或称全息照相（Holography ）的思想是英国科学家丹尼斯·伽柏（Dennis Gabor ）在1948年首先提出来的。由于他的发明和对全息技术发展的巨大作用，他于1971年被授予诺贝尔物理学奖。 全息术与普通照相术的区别是，普通照相术只记录物体表面光波的振幅信息，而把相位信息丢掉了，这样只记录物体表面光波部分信息（二维信息）的照片无论从什么角度看都是一样的。而全息术是利用光的干涉和衍射原理，将物体发射的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，在一定条件下使其再现，形成物体逼真的三维像。由于记录了物体的全部信息（振幅、相位、波长），因而成为全息术或全息照相。如图，比较了全息照相与普通照相的区别： 激光全息无损检验是全息干涉分析的一种应用，它可以用来监视一个复杂的物体在两种不同时刻里所发生的变形，不管物体表面是光洁还是粗糙，都可以观测到光学公差水平几分之一微米以下，由于它是利用全息技术再现原理，因此是无接触地进行三维立体观测。 同其他检测方法比较，激光全息检测的方法有如下优点： 1. 激光全息检测是一种干涉测量技术，干涉测量精度与激光波长同数量级，微小（微米数量级）的变形均能被检测出来，检测灵敏度高； 2.由于激光的相干度很高，因此，可以检测大尺寸工件，只要激光能够充分照射到这个工件表面，都能一次检测完成； 3.对被检对象没有特殊要求，可以检测任何材料和粗糙表面； 4.可对缺陷进行定量分析，根据干涉条纹的数量和分布确定缺陷的大小、部位、深度。 5.非接触测量、直观、检测结果便于保存。 但是，物体内部缺陷的检测灵敏度，取决于物体内部的缺陷在外力作用下能否造成物体表面的相应变形。如果物体内部缺陷过深或过于微小，那么激光全息照相这种检测方法就无能为力了。对于叠层胶接结构来说，检测其脱粘缺陷的灵敏度取决于脱粘面积和深度比值，在近表面的脱粘缺陷面积，即使很小也能检测出来，而对于埋藏的较深的脱粘缺陷，只有在脱粘面积相当大时才能够被检测出来。另外，激光全息检测目前多在暗室中进行，并需要采用严格的隔震措施，因此不利于现场检测。 综上，激光全息检测具有如下缺点： 1.对内部缺陷的检测灵敏度较低：灵敏度取决于内部缺陷在外力作用下所造成的物体表面的变形大小。 2.对工作环境要求较高：暗室中进行，严格的隔振措施。 图1：全息照相与普通照相的区别
全息照相和全息干涉法的应用
全息照相和全息干涉法的 应用 第一作者： 第二作者：
目录 目录 (2) 摘要 (3) 一、实验要求 (3) 二、实验原理 (3) 1. 全息照相： (3) （1）透射式全息照相 (4) （2）反射式全息照相 (5) 2. 两次曝光法测定金属的弹性模量： (6) 三、仪器介绍 (9) 四、实验注意事项 (9) 五、实验内容 (9) 1、全息照片的拍摄 (9) 2、冲洗底板 (10) 3、再现像的观察 (11) 六、实验数据记录与处理 (11) 1、原始数据记录 (11) 2、数据处理 (11) 七、误差分析 (13) 八、思考题 (13) 九、改进 (14) 十、感想与体会 (15) 十一、参考资料 (16)
摘要 本报告对全息照相和全息干涉法实验的原理、步骤、仪器进行了简要的介绍，并对实验数据进行处理以及误差估算。通过分析实验室条件下误差产生的原因并进行精确计算，探究如何更好地完成本实验，使之呈现更加清晰的图像以及提高精度的方法，从而深入理解实验，最后说明实验的收获与感想。 一、实验要求 1、了解全息照相的基本原理，熟悉反射式全息照相与透射式全息照相的基 本技术和方法； 2、掌握在光学平台上进行光路调整的基本方法和技能； 3、学习用二次曝光法进行全息干涉测量，并以此测定铝板的弹性模量； 4、通过全息照片的拍摄和冲洗，了解有关照相的基础知识。 二、实验原理 1.全息照相： 全息照相所记录和再现的是包括物光波前的振幅和位相在内的全部信息。但是，感光乳胶和一切光敏元件都只对光强敏感，不能直接记录相位，从而借助一束相干参考光，通过拍摄物光和参考光之间的干涉条纹，间接记录下物光的振幅和位相信息，然后使照明光按一定方向照射到全息图上，通过全息图的衍射再现物光波前，这时人眼便能看到物体的立体像。 根据记录光路的不同，全息照相又分为透射式全息和反射式全息，若物光和参考光位于记录介质（干板）的同侧，则称为透射全息；若物光和参考光位于记录介质的异侧，则称为反射全息。
彩色全息记录材料介绍 (一)
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟 彩色全息记录材料介绍(一) 全息记录材料可分为无机和有机两大类。大致有卤化银乳胶、重 铬酸盐明胶、感光性高分子、光导热塑性塑料、光致各向异性材料、光致 折变材料等，其中应用最广泛的是卤化银乳胶和重铬酸盐明胶感光材料。 根据记录材料吸收光后材料性能变化的类型大致又可分为透射型、折射型、 浮雕型和混合型四种。在全息印刷中主要使用的则为透射型的卤化银、折 射型的重铬酸明胶和浮雕型的光致抗蚀剂，属折射和浮雕混合型的以漂白 处理方式使用的卤化银材料等。 记录材料的选择应从两个方面考虑。一是记录波长，有单波长记录 和多波长记录两种情况。另一是全息图的类型，有透射全息图和反射全息 图的区别。前者要考虑记录材料的灵敏波长，后者考虑记录材料的厚薄。 单波长记录的透射式全息图，多用红敏的记录材料，如国产的天津全息I 型和II型，Agfa8E75，Ilford SP696T，SP673和俄罗斯的PRG03等银盐 干版，和光导热塑片等；蓝敏的用天津全息III型，8E56银盐于版和光致 抗蚀剂等。 单波长记录反射全息图多用DCG版(蓝敏)，光致聚合物(红敏或蓝 敏)和8E56HD、8E75HD银盐干版等。多波长记录透射全息图常用 value=“649”unitname=“F”>649F,8E56银盐干版。反射全息图常用 8E56HD和8E75HD记录夹层全息和俄罗斯PRG03全色银盐干版；双色DCG 版；新兴起的光致聚合物有杜邦公司HRF系列和Ommi Dex全息胶片系列。为了方便详细介绍全息常用记录材料的特点，下面先简要介绍反映记录材 料性能的几个主要特性参数。 全息记录材料的特性参数 专注下一代成长，为了孩子
生物材料学问答题
第1章绪论 1、什么是生物材料 答：目前认为：生物材料为一种与生物系统相互接触，用以诊治组织/器官疾患，替换病损组织/器官，或者改善其形态或增进其功能的材料，包括生物源性材料和生物医用材料。 种类：蛋白质、核酸、高分子多糖及其复合物。 2、生物材料的类别 答：生物材料的类别如下： （1）按材料属性：医用金属材料、医用无机材料、医用高分子材料、医用复合材料…（2）按材料功能：硬组织材料、软组织材料、血液相容性材料、生物降解材料… （3）按材料来源：组织衍生材料、天然生物材料、人工合成材料 （4）按材料用途：骨科材料、心血管材料、血液透析材料、整形美容材料… 3、生物材料应用现状 答：生物材料应用现状如下： （1）软组织植入材料：医用缝合线（蚕丝、尼龙、羊肠(胶原)、聚酯…）、止血海绵、人工乳房植入体（石蜡、硅酮油、聚丙烯酰胺、聚乙烯海绵体、硅胶袋（内装硅凝胶或生理盐水）…）、经皮植入体、皮肤植入体、颚面植入体、眼耳植入体、血管植入材料、人工心脏瓣膜…（2）硬组织修复与替代材料：接骨板、人工关节、金属丝、螺钉、髓内钉、脊柱固定器件、牙根植入体、齿科材料等… （3）人工器官：人工肾(血液透析仪)、人工心脏、人工肺… （4）组织工程产品：皮肤、骨、软骨、膀胱、神经（壳聚糖、聚乙醇酸） 第2章生物大分子 1、生物大分子概念和种类 答：生物大分子概念：是生物体的重要组成成分，是一类具有生物功能、分子量较大、结构也比较复杂的天然高分子，同时也是一类非常重要的生物材料来源。 种类：蛋白质、核酸、高分子多糖及其复合物 2、胶原蛋白的特点及稳定构象，丝素蛋白的特点及稳定的构象 答：（1）胶原蛋白： 特点：耐湿热，生物相容性良好，生物可降解，经过处理可消除抗原性，能促进组织恢复，无异物反应 稳定构象：三股螺旋和球形 （2）丝素蛋白 特点：来源广泛、生物相容性良好，力学性能优良，血液相容性相对较好，可以缓慢降解，溶解性（浓的中性盐溶液） 稳定构象：反平行折叠链构象 第3章&第12章生物矿化和仿生材料 1、生物矿化的定义及主要分类是什么 答：生物矿化定义：生物矿化是指在一定条件下，在生物体的不同部位，以各种作用方式，在有机基质和细胞的参与下，无机元素从环境中选择性的在特定的有机基质上形核、生长和相变而转变为结构高度有序的生物矿物的过程。 主要分类：无定形矿物；无机晶体；有机晶体；最多的是含钙矿物，其次依次为非晶质氧化硅，铁锰氧化物、硫酸盐，硫化物、钙镁有机酸盐
全息干涉与散斑干涉综述
全息干涉与散斑干涉技术综述报告 全息干涉无损检测技术是无损检测技术中的一个新分支，它是20世纪60年代末期发展起来的，是全息干 涉计量技术的重要应用。 我们知道结构在外力的作用下，将产生表面变形。若结构存在缺陷，则对应缺陷表面部位的表面变形与 结构无缺陷部位的表面变形是不同的。这是因为缺陷的存在，使得缺陷部位的结构的刚度、强度、热传导系 数等物理量均发生变化的结果。因而缺陷部位的局部变形与结构的整体变形就不一样。应用全息干涉计量技 术就可以把这种不同表面的变形转换为光强表示的干涉条纹由感光介质记录下来。 而激光散斑技术是在激光全息实验中，我们观察被激光所照射的试件表面，就可以看到上面有无数的小 斑点，因而观察不到条纹，因此在前期，散斑是被看作是噪声来对待的，直到随着人们对全息干涉技术的进 一步了解，才发现虽然这些斑点的大小位置都是随机分布的，但所有的斑点综合是符合统计规律的，在同样 的照射和记录条件下，一个漫反射表面对应着一个确定的散斑场，即散斑与形成散斑的物体表面是一一对应的。在一定范围内，散斑场的运动是和物体表面上各点的运动一一对应的，这就启发人们根据散斑运动检测，来获得物体表面运动的信息，从而计算位移、应变和应力等一些力学量。 因此全息和激光散斑方法由于其固有的高灵敏度，在非破坏性测试领域发现了越来越多的应用。可探测 到表面及地下的裂缝、空洞、脱层和分层等缺陷。由于这些方法测量了在外部加载或其他条件的影响下，在 这三个维度下研究对象的变形，它们也可以用于质量控制，也可以用于设计阶段。激光散斑的方法，还利用 了电子检测和处理的发展(称为电视全息术)，并可用于实时定量评价。本综述报告主要介绍利用光纤光刻技术，对全息和激光散斑测量方法进行了全面的研究，这两种方法都适用于焊接、复合材料的检验。 Introduction Holography is a two step process of recording a wavefront and then reconstructing the wave. While Holography is often used to obtain the recreations of beautiful 3-dimensional scenes, there are several engineering applications, the most common and important one being Holographic Non-Destructive Testing . This is accomplished with holographic interferometry, wherein interferometry is carried out with holographically generated wavefronts . A speckle pattern is generated when an object with a rough surface is illuminated with a highly coherent source of light such as laser. Initially this speckle noise was considered as the bane of holographers, until it was realized that these speckles carry information about the surface that produce them. Again, as in the case of holography, the combination of interferometric concepts with speckle pattern correlation gave rise to speckle interferometry . The developments in electronic detection and processing further added wings to laser speckle methods giving rise to Electronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI), or “TV Holography”. This paper describes a brief outline of holographic and speckle methods for Non-Destructive Testing applications, wherein the deformations of an object under load are measured in a non-contact way. Measurement of surface shapes using contouring and derivatives of displacement using Shearography are also presented. 1.Holography The schematic for recording a hologram is shown in Fig.1. The light from a laser is split into two beams. One beam illuminates the object and the other beam is used as a reference. At the recording plane, an interference of the Fig. 1 : Experimental arrangement for recording a hologram. wavefront scattered by the object with the reference wavefront takes place. A recording is made on a high resolution photographic plate. The developed plate, now called a “Hologram”, when illuminated by the reference wave, reconstructs the object wave. There are several recording geometries such as in-line, off-axis, image plane, Fourier Transform, reflection and rainbow holograms. The theory behind the recording and reconstruction of object wavefront is well documented . 1.1Holographic Interferometry (HI) While holography is used to obtain recreations of beautiful 3-D scenes, most engineering applications of holography make use of its ability to record slightly different scenes and display the minute differences between them. This technique is called Holographic Interferometry (HI). Here
[方案]仿生智能材料
[方案]仿生智能材料 第一章绪论 1、基本概念 仿生学概念:人类进化只有500万年的历史，而生命进化已经历了约35亿年。 人类很早就认识到生物具有许多超出人类自身的功能和特性。对生物的结构、形态、功能和行为等进行研究，我们就会从自然中获得解决问题的智慧和灵感。 生物材料:通常有两个定义，一是有生命过程形成的材料，如结构蛋白(蚕丝等)和生物矿物(骨、牙、贝壳等)，另一个是指生物医用材料(Biomedical materials), 其定义随医用材料的发展不断发展，指用于取代、修复活组织的天然或人造材料。 仿生材料(Bio-inspired):受生物启发或者模拟生物的各种特性而开发的材 料。 材料的仿生包括模仿天然生物材料的成分和结构特征的成分、结构仿生、模仿 生物体中形成材料的过程和加工制备仿生、模仿生物体系统功能的功能仿生。 智能材料:具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激，对之进行分析、处理、 判断，并采取一定的措施进行适度响应的类似生物智能特征的材料。 2、智能材料的特征 具体地说，智能材料具备下列智能特性: (1)具有感知功能，可探测并识别外 界(或内部)的刺激强度，如应力、应变、热、光、电、磁、化学、辐射等; 2)具有信息传输功能，以设定的优化方式选择和控制响应; (3)具有对环境变化作出响应及执行的功能; (4)反应灵敏、恰当;
(5)外部刺激条件消除后能迅速回复智能材料必须具备感知、驱动和控制三个基本要素。 3、智能材料的构成 智能材料一般由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。它不是传统的单一均质材料，而是一种复杂的智能材料系统。 基体材料首选高分子材料，因为质量轻，耐腐蚀;其次也可选金属材料，以轻质有色合金为主。 敏感材料担负传感的任务，其主要作用是感知环境的变化(温度、湿度、压力、pH值等)。 常用的敏感材料有形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色、液晶材料等。在一定条件下，驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负响应和控制的任务。常用的驱动材料有形状记忆材料、压电材料、磁致伸缩材料等 可以看出，这些材料既是驱动材料又是敏感材料，显然起到了身兼二职的作用 4、智能材料的应用 (1)用于航空、航天飞行器:例:采用光纤传感器阵列和聚偏氟乙烯传感器的智能结构可对机翼、机架以及可重复使用航天运载器进行全寿命期实时监测、损伤评估和寿命预测;空间站等大型在轨系统采用光纤智能结构，可实时探测由于交会对接碰撞、陨石撞击或其他原因引起的损伤，对损伤进行评估，实施自诊断。 (2)用于建筑、工程结构:例:可以利用形状记忆合金材料对应变敏感、电阻率大及加热后可以产生大回复力的特点，将记忆材料埋植在各种结构中，再配上微处理器，使之集传感驱动于一体，便构成自动探测裂纹或损伤和主动控制裂纹扩展的完整控制系统。
激光全息无损检测技术
摘要 脱层和气泡是轮胎主要的内部缺陷之一，采用常规检测手段很难检测出来，所以一般采用激光全息无损检测技术。早期的全息无损检测一般采用全息干板来记录全息图，检测周期长，检测效率低，不能适应现代工业流水线上的检测。数字全息技术用CCD代替传统全息记录材料记录全息图，用计算机模拟光学衍射过程来实现数字再现，实现了全息记录、存储和再现全过程的数字化，给全息技术的发展和应用增加了新的内容和方法。本文从理论和实验两方面探讨了数字全息术的原理及其在轮胎内部缺陷无损检测方面的应用，并取得了较为满意的结果。所作的主要工作如下： 1．模拟实现了全息记录和重现的全过程，包括：模拟生成理想全息图；采用傅立叶变换法进行数字全息重现；提取相位，进行物体表面三维形貌恢复等。2．深入分析和研究了二次曝光和消除零级衍射斑的理论，同时进行模拟仿真和实验测试，得到了较好的结果，且实验结果与模拟的结果吻合。 3．搭建数字全息系统测量橡胶表面形变，获得了满意的形变测量结果，并进行了光路计算和实验中各参数的分析和讨论。 4．针对现场检测要求，提出新的光路，实现了更大视场的检测。实验证明，本系统的检测范围己达到138．Ira×112．4mm，处理一幅1300x 1024的图像只需62ms，已经达到实际工业流水线检测上的要求，可应用于现场检测。 关键词：数字全息全息重现电子散斑轮胎检测无损检测 激光全息无损检测技术的发展 数字全息技术是由Goodman和Lawrence在1967年提出的n1，其基本原理是用光敏电子成像器件代替传统全息记录材料记录全息图，用计算机模拟再现过程取代光学衍射来实现波前的数字再现，从而实现了全息记录、存储和再现全过程的数字化，给全息技术的发展和应用增加了新的内容和方法。90年代中期以来数字全息技术已成功应用于显微成像、干涉计量，粒子场的测试、信息存储、学信息加密、活体生物成像和三维形貌成像等领域瞳。轮胎制造和检测行业中，也同样需要用到数字全息技术。脱层和气泡是轮胎的内部主要缺陷之一。在轮胎制造过程的压延和成型等工序中，如果胶与胶、帘布与胶之间夹杂油污或污垢，或者帘布与胶之间的气体没有完全排出，就会导致轮胎内部产生脱层和气泡。新轮胎使用一段时间后，胎体内部粘合不牢处也会在剪切应力的作用下脱开，形成新的脱层。脱层和气泡采用常规检测手段很难检测出来，通常需要采用激光全息无损检测技术n"。激光全息轮胎无损检测技术是一种非接触和非破坏性的检测技术。通过真空加载使轮胎形变前后进行两次曝光，轮胎加载前后的相位和光强记录在全息干板上形成全息干涉图。全息干板经过显影、定影、水洗、风干后进行光学再现，就可观察到轮胎形变前后的干涉条纹。缺陷的干涉条纹必然是独立存在的，其圆形外缘与正常干涉条纹有界线，圆环中条纹的疏密程度表示形变大小口副，条纹密表示轮胎形变大，条纹疏表示轮胎形变小n引。同时，缺陷离表面的深浅程度与圆环中条纹的粗细有关，条纹粗的缺陷离表面远，条纹细的缺陷离表面近。因此通过全息干涉图的再现图像可以很容易地判读出轮胎内部缺陷的位置和大小。现代的数字全息术采用CCD代替全息干板记录全息图，不仅继承了传统全息的特点，而且还具有其自身的特点。与传统光学全息技术相比，数字全息技术的最大优点是：
信息记录材料实验讲义(印10)
实验一银盐感光材料成像实验（6学时） 一．实验目的与要求 1．了解照相机、放大机的基本结构及使用方法。 2．掌握黑白负片、黑白正片成像的工艺过程。 3．了解银盐感光材料的照相性能对成像质量的影响。 4．了解成像条件对影像质量的影响。 5．了解冲洗加工条件对成像质量的影响。 二．实验基本内容 1．使用照相机对实际景物进行拍摄。 2．对已经曝光成像的黑白负片进行冲洗加工。 3．将冲洗加工完成的负片影像在放大机上对黑白相纸曝光，进行正片成像。4．对已经曝光成像的黑白相纸进行冲洗加工。 三．实验设备及材料 1．实验设备 照相机、放大机、显影罐、上光机、安全灯 2．实验材料 彩色胶卷、黑白胶卷、2#黑白放大相纸、3#黑白放大相纸、D—72显影液、D —76显影液、柯达F—5定影液 四．实验原理 1．负片成像 黑白胶片在照相机中曝光后，乳剂层中见光部分的卤化银颗粒发生光分解反应，生成自由电子，自由电子与银离子在感光中心处发生还原反应，生成显影中心，显影中心构成肉眼看不见的、由银微斑组成的潜影。在显影加工过程中，曝光的卤化银以显影中心作为电极，与显影剂发生氧化还原反应，全部还原成金属银原子，形成可见的金属银影像。为曝光部分的卤化银通过定影过程，与定影剂发生反应，从乳剂层中溶解，形成稳定的可见影像。 在对实际景物拍摄时，胶片曝光量多的部位，形成的金属银多，致黑程度大，影像密度高；曝光量少的部位，形成的金属银少，致黑程度小，影像密度低。最终得到的影像与实际景物的明暗程度相反，即得到负像。 2．正片成像 在胶片上形成的负像通过放大机在相纸进行曝光成像，经显影加工后，得到可见并且稳定的影像。其影像密度与负片上的影像密度相反，与被拍摄的实际景物相一致。 实验中分别采用不同反差系数的相纸进行成像，对相同的负片影像，采用不同性质的相纸及不同的成像条件，得到不同质量的影像。 五．实验步骤 (一)．负片成像 1．实际拍摄 (1). 了解照相机的主要结构及各部件的功能，学会照相机的使用； (2). 将胶卷装入照相机中； (3) 根据拍摄时的光线条件，按照胶卷包装盒上的曝光条件，选择合适的光 圈和快门速度； (4). 对实际要拍摄的景物进行选取、调节焦距进行拍摄。 2．负片的冲洗加工
实验报告全息干涉技术二次曝光发测量微小形变
实验报告全息干涉技术二次曝光发测量微小形变广东第二师范学院学生实验报告 1 2 3 学生实验报告 全息照相实验报告 程子豪 xx035012 少年班01 一、实验目的： 1．了解全息照相记录和再现的基本原理和主要特点； 2．学习全息照相的操作技术； 3．观察和分析全息图的成像特性。
二、实验原理： 2.1全息照相原理的文字表述： 普通照相底片上所记录的图像只反映了物体上各点发光（辐射光或反射光）的强弱变化，显示的只是物体的二维平面像，丧失了物体的三维特征。全息照相则不同，它是借助于相干的参考光束和物光束相互干涉来记录物光振幅和相位的全部信息。这样的照相把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来，因而称为全息照相。 全息照相的基本原理早在1948年就由伽伯（D. Gabor）发现，但是由于受光源的限制（全息照相要求光源有很好的时间相干性和空间相干性），在激光出现以前，对全息技术的研究进展缓慢，在60年代激光出现以后，全息技术得到了迅速的发展。目前，全息技术在干涉计量、信息存储、光学滤波以及光学模拟计算等方面得到了越来越广泛的应用。伽伯也因此而获得了1971年度的诺贝尔物理学奖。 全息照相在记录物光的相位和强度分布时，利用了光的干涉。从光的干涉原理可知：当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两
束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。具体来说，全息照相包括以下两个过程： 1、波前的全息记录 利用干涉的方法记录物体散射的光波在某一个波前平面上的复振 幅分布，这就是波前的全息记录。通过干涉方法能够把物体光波在某波前的位相分布转换成光强分布，从而被照相底片记录下来，因为我们知道，两个干涉光波的振幅比和位相差决定着干涉条纹的强度分布，所以在干涉条纹中就包含了物光波的振幅和位相信息。典型的全息记录过程是这样的：从激光器发出的相干光波被分束镜分成两束，一束经反射、扩束后照在被摄物体上，经物体的反射或透射的光再射到感光底片上，这束光称为物光波；另一束经反射、扩束后直接照射在感光底片上，这束光称为参考光波。由于这两束光是相干的，所以在感光底片上就形成并记录了明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上将物光的信息都记录下来了，经过显影、定影处理后，便形成与光栅相似结构的全息图—全息照片。所以全息图不是别的，正是参考光波和物光波干涉图样的记录。显然，全息照片本身和原来物体没有任何相似之处。
光信息材料
第二章光信息材料 光信息材料是指光信息存储材料。光信息存储技术是在激光光源出现以后开始发展起来的，由于它具有信息存储密度高(比磁盘高几百倍)，易于快速随机存取，能存储图像与数字两种信息等优点，从20世纪70年代初露头角以来，得到世界各国的普遍重视。 光信息存储技术有全息存储和逐点存储两种类型。全息存储是利用全息照相原理将信息存储在记录介质中，读出时通过光电探测器将光信号再转变成电信号输出。逐点存储是通过受信号调制的激光束与记录介质相互作用时产生的状态变化(如熔化、相变)逐点记录信号的，读小时再用激光束投射到记录介质表面，从反射光的强度变化中读出信息。全息存储所用的记录介质称为全息材料，逐点存储所用的记录介质对应于磁盘而被称为光盘材料。本章在介绍有关光信息存储技术的基本原理的基础上，对这两种材料分别予以介绍。 2．1全息材料 全息照相术是一种与普通照相术完全不同的照相技术。普通照相是利用透镜成像原理，在感光放片上记录被摄物体表面光强分布的平面像，只能从一定角度，一个侧面反映被摄物体。全息成像过程则是利用光的干涉和衍射现象，在照相干板或胶片上以干涉条纹形式把图像记录下来，然后以光照射这种干板，就能以立体形式再现物体的原来图像。由于它记录了物体的全部信息(振幅和相位)，所以称为全息照相术(Holography),源于希腊语，“完全记录”的意思。 1．基本原理 全息照相术的基本原理如图14—1所示，(a)中从点光源发出的相干激光束A与从另一方向射来的激光束B在照相干板上叠加而产生干涉，形成(b)、(c)所示的干涉条纹。如果将这种干板显影，则可变成一种衍射光栅，即全息照片。如果将全息照片置于原来的位置，并在与记录干涉条纹时参考光照射的方向相同的方向上用相干光照射，则此照射光在显影了的干板(衍射光栅)上位衍射。由图14—1(d)可知，在衍射光栅的栅格间距小的地方，光的衍射角大；在衍射光栅的栅格间距大的地方，光的衍射角小。结果，整个衍射光就好像从原来点光源所在位置传播过来的方向亡被衍射。同理，非常复杂的干涉条纹被记录下来，如果用相干光照射物体时，光在与原物体存在时相同的方向上被衍射。换言之，在物体原来所在的位置上将再现出它的像，这就是全息照相术的基本原理。 2．全息过程的数学描述 在了全息术的基本原理以后，可将全息过程用简单的数学公式来去示。为此先作一些规定。将坐标xy取在全息图平面上．原点o在全息图中心，z轴垂直于全息图平面，xz面平行于参考光束和物光束主光线的入射面。光波自左向右传播。物在xy的左边为实物，在右边为虚物；像在xy面的左边为虚像，在右边为实保。 设在全息图平面上物光、参考光和再现用的照明光的复振幅分别为
激光全息无损检测技术的应用现状及发展趋势
激光全息无损检测技术的应用现状及发展趋势 一、前言 无损检测是以不损坏构件或产品为前提，来检测构件或产品的某些物理、力学参量，以便确定其含有缺陷的性质，以及对结构性能带来的影响。它可以预测构件或产品是否满足工程使用要求，或在生产过程中进行监控，以保证产品满足设计要求。 激光全息无损检测是无损检测技术中的一个新分支，是60年代末期发展起来的，是全息干涉计量技术的重要应用之一。多年来，激光全息无损检测的理论、技术、照相系统和图像处理系统都有了很大发展，在航空航天工业中，对复合材料、蜂窝夹层结构、叠层结构、航空轮胎和高压管道容器的检测具有某些独到之处，解决了用其他方法无法解决的问题。脉冲激光器出现之后，消除了全息干涉过程中的隔振要求。这就使激光全息无损检测技术应用到工业生产现场成为可能。目前，由于视频拷贝和计算机图像处理技术的迅速发展，全息干涉条纹图像可以通过CGD摄像机，快速、准确地输入计算机进行数字图像处理，满足无损检测技术的各种需要。甚至可以通过信息高速公路进行远距离传输，把畸变全息干涉条纹图像传到专家办公室，由他们来对缺陷作出共同的诊断。由此可以预测，在不久的将来，全息无损检测与CCD摄像、计算机数字图像实时处理技术相结合，通过信息高速公路传输，将把这一技术推向新的发展高潮。 二、国内发展现状 激光全息无损检测技术在我国的应用始于1974年。当时天津大学与南昌洪都机械厂合作，用He—Ne激光器为光源，研制了一台JD—II型全息干涉仪，用于强-5飞机上铝面板蜂窝夹层结构的检测。紧接着航空航天部门的一些主要厂所院校掀起了一股研究激光全息无损检测的热潮。先后有峨呢机械厂、松陵机械厂、303所、西工大、哈工大、606所、621所、703所、529厂、南昌航院等单位对一些常规方法难以检测的零部件，用激光全息干涉法进
激光干涉测量
激光干涉测量技术的发展及现状调研报告 一、激光干涉基本原理 激光输出可被视为正弦光波 波长 从激光头射出的光波有三个关键特性： ? 波长精确已知，能够实现精确测量 ? 波长很短，能够实现精密测量或高分辨率测量 ? 所有光波均为同相，能够实现干涉条纹 干涉测量是基于光波叠加原理，在干涉场中产生亮暗交替的干涉条纹，通过分析处理干涉条纹来获取被测量的有关信息。 当两束光满足频率相同、振动方向相同以及初相位差恒定的条件时，两支光会发生干涉现象。在干涉场中任一点的合成光强为： ?++=λπ 2c o s I I 2I I I 2121 式中，?为两束光到达某点的光程差；1I 、2I 分别为两束光的光强；λ为光波长。 干涉条纹是光程差相同点的轨迹，以下两式分别为亮纹和暗纹方程 ? =m λ ?=(m+1/2)λ 式中，m 为干涉条纹的干涉级 干涉仪中两支光路的光程差?可表示为 ?=j j j i i l n l n ∑∑-i 式中，i n 、j n 分别为干涉仪两支光路的介质折射率；i l 、j l 分别为干涉仪两支光路的几何路程。
当把被测量引入干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差则发生变化，干涉条纹也随之变化。通过测量干涉条纹的变化量，可以获得与介质折射率n和几何路程l有关的各种物理量和几何量。 二、发展历史、现状及趋势 早在十九世纪八十年代，人们第一次证实了光干涉原理可以作为测量工具使用。尽管该技术多年来不断发展，但是使用极小、稳定、准确定义的光波长作为测量单位的基本原理仍然没有改变。 干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。20世纪60年代以来，由于激光的出现、隔振条件的改善及电子与计算机技术的成熟，使干涉测量技术得到长足发展。 干涉测量技术大都是非接触测量，具有很高的测量灵敏度和精度。干涉测量应用范围十分广泛，可用于位移、长度、角度、面形、介质折射率的变化及振动等方面的测量。在测量技术中，常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马赫-泽德干涉仪、菲索干涉仪、泰曼-格林干涉仪等；70年代以后，抗环境干扰的外差干涉仪(交流干涉仪)发展迅速，如双频激光干涉仪等；近年来，光纤干涉仪的出现使干涉仪结构更加简单、紧凑，干涉仪性能也更加稳定。 激光检测学科发展现状在光电检测领域，利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史。由泰曼干涉仪到莫尔条纹，然后到散斑，再到全息干涉，出现了一个个干涉场，物理量（如位移、温度、压力、速度、折射率等）的测量不再需要单独测量，而是整个物理量场一起进行测量。自从激光出现以后，电子学领域的许多探测方法（如外差、相关、取样平均、光子计数等）被引入，使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。用激光检测关键技术(激光干涉测量技术、激光共焦测量技术、激光三角测量技术)实现的激光干涉仪、激光位移传感器等，可以完成纳米级非接触测量。可以说，超精密加工技术将随着高精密激光检测技术的发展而发展；在此基础上，提出了激光测量需解决的关键技术及今后的发展方向。 三、主要应用 1、激光干涉在长度测量中的应用 高精度7m万能测长机是一种由激光干涉系统、光学高精度系统、精密机械、电气驱动、微机控制和计量管理相结合的大型长度计量仪器，其结构如图2-10所示。光学测量原理在前面已经论述，测量原理图所示。如图