ESPI测试基本原理给出了典型ESPI实验装置，其测量的灵敏度矢量为s。首先，从激光器中产生的激光被分光镜BS分成两束，其中一束经扩束镜L1后照明物体，即为物光；另一束经扩束镜L2和分光镜BS后被CCD记录，即为参考光；物光和参考光波前干涉形成散斑，该散斑场包含了物体变形信息。CCD采集散斑场的光强分布可示为<3，4>I（x，y）=IO（x，y）+IR（x，y）+2IOIRcos<ΨO（x，y）-ΨR（x，y）>（1）式中IO（x，y）物光的光强IR（x，y）参考光的光强ΨO（x，y）物光在CCD上的随机相位1典型ESPI实验装置ΨR（x，y）参考光在CCD上的随机相位一般变形的详细信息可以由相位的绝对变化给出，相位可通过时间相移法求出。参考式（1），一幅散斑的光强分布可用更一般的形式示为I1（x，y）=a（x，y）+b（x，y）cos<Ψ（x，y）>（2）式中a（x，y）散斑场的亮度b（x，y）散斑物的对比度Ψ（x，y）物光与参考光的相位差用压电晶体相移器按照一定的时间序列实现相移，各个相移像依次被CCD采集，若取相移角度分别为π/2，π和3π/2时采集像，所采集的像光强分布分别为I2（x，y），I3（x，y）和I4（x，y），则相位Ψ的大小可由下式给出Ψ（x，y）=tan-1I4（x，y）-I2（x，y）I1（x，y）-I3（x，y）（3）得到每幅散斑场的相位后，将变形前后的相位相减便可得出相位差信息ΔΨ（x，y），一般用物体变形前后两个状态的相位差来示相位。
由，如果物体的位移矢量为d，变形前物光和参考光的相位差为Ψ1（x，y），变形后物光和参考光的相位差为Ψ2（x，y）（Ψ1和Ψ2均可由式（3）给出），由小变形分析可知相位和位移矢量间关系为ΔΨ（x，y）=Ψ2-Ψ1=2πλsd（4）式中，λ为激光的波长。如果要实现物体变形的三维测量，则需要三束物光照明物体，即需要三个不相关的灵敏度矢量将位移的三个分量值求出。
实验装置给出了含缺陷压力容器的变形测试实验装置，该装置主要由Q1002ESPI测试系统、压力容器实验件、夹具和加载设备组成。其中Q1002ESPI测试系统主要包括显示器、光电处理系统、激光器、光缆和三维微型电子散斑探头。
压力容器变形测试实验装置其中微型散斑探头集成了CCD像机和一个参考光源，激光器中的激光分为四束，经光缆导引进探头内，在探头内形成四束物光波光源，因此系统可依次实现四束物光波照明物体面<5>，而且这四束物光波的灵敏度矢量不相关，可依次得到四个灵敏度方向的散斑相位，由式（4）可求出四个不同灵敏度矢量下的位移分量。所以由测试系统能够得到物体面变形的三维位移场。
实验中的压力容器由球冠和密封法兰构成，其材料为45号钢，容器球壳部分的球半径为100mm，壁厚为1mm.为了模拟焊接形成的内部缺陷，在球壳内壁刻有一条狭长的等宽等深槽，槽的宽度为012mm，深度为0.4mm.实验中压力容器通过法兰连接在夹具基板上，内部压力载荷通过充油实现，压力值可由输油管上的压力读出。
实验测试与结果实验时为了消除振动和刚体位移对测试的影响，首先将散斑探头的三个支脚粘结在压力容器的中心部位，然后将油压预加载到0.1MPa，观测相关3Page3黄鹏等：基于电子散斑干涉技术的压力容器无损检测NDT无损检测条纹和相位，根据相位定义初始观测区域。实验中采用分步加载可得到各个载荷下的相关条纹和相位，压力载荷依次为0.20→0.30→0.40→0.50→0165MPa，对各个载荷步的相位进行处理便可得到最终位移。
为0.65MPa时的压力容器中心区域的离面位移分布等值线，实验设定离面位移为Z向，该离面位移为相对位移。由a知离面位移的最小值为-1.24μm，其等值线在观测区域的外围；离面位移的最大值为1.82μm，其等值线在观测区域的中心部位。
含内部缺陷容器面离面位移等值线呈“花生”状，相对离面位移的最大值出现在缺陷的两侧，因此在变形中缺陷处可出现局部凹陷现象（b）。a和b中的狭长蓝色带明第一主应变场和第一主应力场有明显的低值带，该低值带可以反映容器内缺陷的位置和大概形状（即缺陷在容器的中间位置），为狭长形，这和实际的内部缺陷的位置和基本形状是吻合的。
为了解释容器缺陷处变形出现局部凹陷的现象和第一主应变和应力场有明显的低值带，根据板壳理论<6，7>，采用简化的力学模型分析缺陷处的变形。
取包含该狭长缺陷的部分薄壁壳体进行受力分析，考虑其横截面的受力情况，如a所示，该横截面与狭长缺陷的长度方向垂直，且狭长缺陷长度为X向。由于内压p的作用，在距狭长缺陷较远的薄壁面内，沿环向有拉应力作用，该应力沿厚度方向均匀分布，方向为厚度方向，且合力为N1。缺陷处面内4Page4黄鹏等：基于电子散斑干涉技术的压力容器无损检测NDT无损检测2005年第27卷第1期
缺陷对应壳体在截面内要承受内压作用导致的薄膜拉力N2和附加弯矩Mc；薄膜拉力N2产生均匀拉应力σy1，附加弯矩M产生的应力如中的σy2，因此缺陷对应壳体处沿Y方向的应力σy由应力σy1和σy2叠加而成。缺陷局部的附加弯矩M使得缺陷处容器外面Y方向产生压应力和压应变，该压应力和压应变部分抵消了薄壁容器的薄膜拉力产生的拉应力和拉应变，使得壳体面第一主应变场和主应力场在缺陷对应面处出现明显的低值带。
结论作者简要阐述了ESPI的测试原理，采用Q1002ESPI系统测试分析含内部缺陷压力容器的位移场和应变场。实验结果显示内部缺陷使得容器在内压作用下离面位移等值线呈“花生”状，变形在缺陷对应面处产生局部凹陷；内部缺陷使得第一主应变和应力场在缺陷面有明显的低值带，文中给出了基于板壳理论的力学分析模型，发现缺陷处壳体厚度突变导致的附加弯矩是导致上述实验现象的主要原因。