根据薄膜结构振动理论，采用人造耳膜材料作为样本，针对耳膜病态中的穿孔、划伤和钙化对一阶振动模态的影响进行了有限元分析，并设计了一种数字全息与内窥镜技术相结合的振动形变检测光路系统；采用空间载波相位提取方法检测耳膜的振动模态，并进行了相应的实验验证。结果表明：穿孔、划伤和钙化对耳膜的一阶振动模态具有一定影响，振幅在穿孔和划伤情况下会增大，并会随着钙化层厚度增大而减小，同时还会随病态位置变化而有所不同。本研究为真实耳膜病态的原位检测提供了参考，对于听力方面的医疗诊断具有重要的参考意义。

针对现有光纤陀螺桥梁形变检测方法无法消除检测小车偏航带来的路径偏差, 提出了基于光纤陀螺的有轨钢构桥梁形变检测方法。首先, 阐述了光纤陀螺测量桥梁线形的原理与系统架构; 然后, 通过有限元对有轨条件下的钢构进行分析, 设置不同温度梯度, 验证得到轨道受热力耦合作用产生的形变与温度之间呈线形关系, 构建了轨道与温度的误差模型; 最后, 通过搭建试验环境, 测试轨道线形与轨道在不同温度下的形变结果, 验证了该方法的有效性。实验结果表明: 有轨钢构桥梁形变与外界环境温度之间的关系为1~2mm/10℃, 为后续实际桥梁形变测量提供了温度误差校准模型; 基于光纤陀螺的有轨钢构桥梁形变检测精度优于2mm。

溜井作为矿山开采系统的重要组成部分，其形变程度直接关系着矿山的安全生产。针对传统矿山安全检测方法存在数据采集效率低、精度差且缺少适用的分析方法等问题，提出基于实时定位与建图（simultaneous localization and mapping，SLAM）技术的矿山溜井形变安全检测方法。首先设计了基于SLAM技术的手持式激光扫描仪在溜井内部的数据获取方法，并对其进行数据预处理，得到完整的点云数据；然后利用Delaunay生长法构建溜井实体模型，提取指定位置的断面信息，最终准确分析其内部形变情况。以山东某金矿溜井为例，在不同时间段获取两期点云数据，试验结果表明，基于SLAM技术的移动测量方法能够准确、全面地获取溜井内部的三维数据，且能够满足溜井后期治理工作的精度要求。

复合材料C型梁成型后会产生回弹变形,利用扫描数据进行变形量计算与分析容易产生错误匹配,导致无法准确描述与评估实际变形量。鉴于此,提出一种基于腹板区与对称面特征不变的C型梁点云配准与变形量检测方法。根据C型梁变形特性对回弹变形进行量化描述,给出变形量计算方法。采用主成分分析和迭代最近点算法提取C型梁的对称平面以求取C型梁的对称度,结合小变形的腹板区点云约束以实现测量数据与模型数据的配准,获得C型梁的整体变形分布。构建具有回弹变形的C型梁模拟点云,采用所提算法进行变形量计算。结果表明,所提算法可以实现变形量的计算,最大回弹变形量相对误差为0.0461%,变形量与模拟设定值相符,实现C型梁变形量的检测。

基于互相关法和Levenberg-Marquardt(LM)算法,提出了互相关-LM算法以拟合布里渊频谱的中心频率。此方法发挥互相关法无需给定初值且对噪声不敏感的优点,将其用来寻找迭代初值,得到精度较低结果作为初值输入LM算法中进行迭代,最终得出布里渊散射频谱的精确信息。同时提出了新的双峰布里渊谱的拟合方法和出现双峰时的布里渊峰值选择原则。此算法有效提高了拟合精度和拟合效率,使得单峰拟合误差在1 MHz以内,双峰拟合误差在2 MHz以内,拟合度达0.9988。为了检验其实用性,将其应用于变压器绕组变形检测。对改造过的外表面敷设光纤的绕组施加两处应变,互相关-LM算法能精确提取中心频率,解耦出应变信息,平行测试误差在3 MHz以内,拟合度可达0.9964,均方根误差约0.005,并能实现应变的精确定位,充分证明了此方法的优越性和实用性。

基于球面化成像算法, 提出了一种微通道板微尺度形变检测的方法.首先通过数学推演建立了图像球面化模型; 然后以直线图像为标准图, 对微通道板的形变做了成像模拟测试, 解释了微通道板像旋转现象的产生机理; 最后, 根据模拟数据和扫描电子显微镜测量所得的形变结果, 提出了双线形变检测方案,设计了检测仪器并制定了检测标准.光干涉仪的实际测量结果表明微通道板的实际形貌与模拟结果相符.当两条垂直直线在微通道板上的反射像的旋转夹角超过40°时该板被认为是不合格品; 当旋转夹角小于7°时则被认为符合国军标中的平面度标准.该方法的测量精度可达1 μm, 已被应用于微通道板生产过程中.

为使仅适用于静态测量的空间相移剪切散斑干涉系统可用于物体变形的动态测量，在对传统剪切散斑干涉系统加以改进的基础上，提出一种物体变形动态检测方法。将检测系统中的压电陶瓷控制器用参考镜代替，减少了物理装置控制与执行的时间。对于物体发生变形的同一状态，仅需采集一幅干涉图像即可满足后期计算，加以二维连续小波滤波和最小二乘相位解包算法，能满足物体变形动态在线检测的需求。理论和实测实验表明，该方法能快速可靠地检测出物体动态形变，整个系统的最大误差范围在-1.5 rad~1.5 rad之间，整个检测过程最大误差百分比为6.4%，有较高的精度和实用性，为新型剪切散斑干涉测量系统的改进和设计提供参考。

结构光条纹中心位置的精确检测是影响结构光系统精度的关键问题之一。提出一种多步骤的鲁棒性提取方法, 首先采用自适应阈值法剔除噪声点, 然后采用光条膨胀和细化方法, 得到初始的中心点, 并利用此初始中心点的梯度, 得到光条法线方向。最后, 在法线方向求取灰度重心, 得到光条亚像素中心线。该方法应用在基于线结构光检测原理的隧道轮廓变形监测装置中, 实验结果表明, 能准确提取光条纹中心。