We propose a phase stabilisation and control system for the use in fiber-optic ESPI. The fast phase stabilisation against environmental perturbations has been achieved by using Fuzzy PI control. Combined with closed-loop switching, the system showed accurate and fast ${\pi}/2$ phase stepping capability.
Currently knowledge of strain in welds has mainly been obtained from strain gaging method: that is directly attaching most of the material to the gage. The very few non-contact methods are still in the early stage. One of the non-contact methods is by the use of the laser that has high-level of the accuracy for the measurement, and this laser also has excellent characteristics on which many studies for its applications are focused throughout the many fields. A method of study is on the measurement of the strain caused by the characteristics of the spot welded zone which is used with 3-D ESPI system that is functionally modified through the laser ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry) system. This system employed the SGCC 1.2t which are mainly used for the steel plate such as automobile, structure, building material and electronic appliances.
Non-destructive inspection techniques using laser have been broading their application areas as well as growing their measurement skills together with the rapid development of circumferential technology like fiber optics, computer and image processing. The ESPI technique is already on the stage of on-line testing with commercial products in developed country nations. Especially, this technique is expected to be applied to the nuclear industry, automobile and aerospace because it is proper for the vibration measurement and it can be applied to objects of a high temperature. This paper describes the use of the ESPI system for measuring vibration patterns on the reflecting objects. Using this system, high-quality Jo fringes for identifying mode shapes are displayed. A bias vibration is introduced into the reference beam to shift the Jo fringes so that fringe shift algorithms can be used to determine vibration amplitude. Using this method, amplitude fields for vibrating objects were obtained directly from the time-average interferograms recorded by the ESPI system.
Laser interferometry is widely used as a measuring system in many fields because of its high resolution and ability to measure a broad area in real-time all at once. In conventional LASER interferometry, for example Out-of-plane ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry), In plane ESPI, Shearography and Holography, it uses PZT or other components as a phase shift instrumentation to extract 3D deformation data, vibration mode and others. However, in most cases PZT has some disadvantages, which include nonlinear errors and limited time of use. In the present study, a new type of LASER interferometry using a laser diode is proposed. Using LASER Diode Sinusoidal Phase Modulating (LD-SPM) interferometry, the phase modulation can be directly modulated by controlling the LASER Diode injection current thereby eliminating the need for PZT and its components. This makes the interferometry more compact. This paper reports on a new approach to the LD Modulating interferometry that involves four-buckets phase shift method. This study proposes a four-bucket phase mapping algorithm, which was developed to have a guaranteed application, to stabilize the system in the field and to be a user-friendly GUI. In this paper, the theory for LD wavelength modulation and sinusoidal phase modulation of LD modulating interferometry is shown. Four-bucket phase mapping algorithm is then introduced.
본 논문에서는 반도체 패키지 내부결함의 비파괴 정량평가를 위한 ESPI 기법을 이용한 시스템 및 검사기 법을 제안하고 있으며, 검사시스템은 ESPI 검사장치, 열변형유도장치, 단열챔버로 구성되어있다. 기존 초음파, X-ray 기반의 검사기법에 비하여 측정시간 및 검사방법이 용이하며, 결함의 정량검출이 가능하다는 장점이 있다. 검사결과에서 대부분의 결함이 열 방출이 많은 칩 주위에서 박리결함으로 나타났으며, 원인은 층간 접착강도의 약화와 열분배 설계에서 문제점인 것으로 사료된다.
This paper presents the performance and problems in analysis method and testing system of Electronic Speckle Pattern Interfermetry(ESPI) method, in measuring two-dimensional in- plane displacement. The analysis result of measurement by ESPI is quite comparable to that of measurement by strain gauge method. This implieds that the method of ESPI is a very effective tool in non-contact two-dimensional in-plane strain analysis. But there is a controversial point, measurement error. This error is discussed to be affected not by ESPI method itself, but by its analysis scheme of the interference fringe, where the first-order interpolation has been applied to the points of strain measured. Further development of advanced first-order interpolation method is being undertaken for the more precise in-plane strain measurement.
Laser interferometry is widely used as a measuring system in many fields because of its high resolution and its ability to measure a broad area in real-time all at once. In conventional laser interferometry, for example out-of-plane ESPI (Electronic Speckle Pattern Interferometry), in plane ESPI, shearography and holography, it uses PZT or other components as a phase shift instrumentation to extract 3-D deformation data, vibration mode and others. However, in most cases PZT has some disadvantages, which include nonlinear errors and limited time of use. In the present study, a new type of laser interferometry using a laser diode is proposed. Using Laser Diode Sinusoidal Phase Modulating (LD-SPM) interferometry, the phase modulation can be directly modulated by controlling the laser diode injection current thereby eliminating the need for PZT and its components. This makes the interferometry more compact. This paper reports on a new approach to the LD (Laser Diode) Modulating interferometry that involves four-frame phase shift method. This study proposes a four-frame phase mapping algorithm, which was developed to have a guaranteed application, to stabilize the system in the field and to be a user-friendly GUI. In this paper, the theory for LD wavelength modulation and sinusoidal phase modulation of LD modulating interferometry is shown. Using modulating laser and research of measurement algorithm does comparison with existent ESPI measurement algorithm. Algorithm measures using GPIB communication through most LabVIEW 8.2. GPIB communication does alteration through PC. Transformation of measurement object measures through modulating laser algorithm that develops. Comparison of algorithm of modulating laser developed newly with existent PZT algorithm compares transformation price through 3-D. Comparison of 4-frame phase mapping, unwrapping, 3-D is then introduced.
A bulge testing system was developed to measure mechanical properties of thin film materials. A bulge pressure test system for pressurizing the bulge window of the film and a micro out-of-plane ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometric) system for measuring deflection of the film were included in the testing system developed. For the out-of-plane ESPI system, whole field speckle fringe pattern, corresponding to the out-of-plane deflection of the bulged film, was 3-dimensionally visualized using 4-bucket phase shifting algorithm and least square phase unwrapping algorithm. The bulge pressure for loading and unloading was controlled at a constant rate. From the pressure-deflection curve measured by this testing system, ain-plane stress-strain curve could be determined. In this study, elastic modulus of an electrolytic copper film 18 ${\mu}m$ was determined. The modulus was calculated from determining the plain-strain biaxial elastic modulus at the respective unloading slopes of the stress-strain curve and for the Poisson's ratio of 0.34.
An electronic speckle pattern interferometry (ESPI) system for measuring tensile properties under micro-tensile testing has been developed. The system consists of an optical system and an image processing system. In the optical system, optical components for measurement of in-plane deformation are arranged on the path of He-Ne laser. In the image processing system, the window-based program for acquiring speckle pattern interferometric image was developed and deformation in a small specimen is continuously evaluated during the test. Using this system, tensile strain of copper foil was measured during tensile testing. Tensile specimen had the thickness and width of 22 and 500 ${\mu}{\textrm}{m}$, respectively. Tensile properties, including the elastic modulus, yielding strength and tensile strength, of the copper were evaluated and also plastic exponent and coefficient in the Ramberg-Osgood relationship were evaluated from the stress-strain curve.
Electronic Speckle Pattern Interferometry(ESPI) using the Model 95 Ar. laser, a video system and an image processor was applied to the in-plane displacement measurements. Unlike traditional strain gauges or Moire method, ESPI method requires no special surface preparation or attachments and can be measured in-plane displacement with no special surface preparation or attachments and can be measured in-plane displacement with no contact and real time. In this experiment specimen was loaded in parallel with a loadcell. The specimen was the cold rolled steel sheet of 2mm thickness, which was attached strain gauges. The study provides an example of how ESPI have been used to measure strain displacement in this specimen. The results measured by ESPI compare with the data which was measured by strain gauge method in tensile testing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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