随着现代科技的快速发展以及材料科学、微加工技术的不断进步,现代产品不断向小型化和微型化方向发展,微小部件的力学性能测试问题已经成为制约其发展的主要因素。而由于产品的微型化、集成化等特点,传统的测试方法已难以满足要求。研究新的实验技术和测量方法,实现微小物体的力学性能测试正引起国内外学者的高度关注。本文综述了光学三维变形测量方法的研究现状,并在此基础上对相位分析技术和微小物体的三维变形测量方法进行了深入的研究。本论文的主要工作和创新点如下:　　 将高速显微数字全息和时间域相位分析技术相结合,实现了微小物体的动态变形测量。运用高速摄像机记录微小振动物体的数字全息图,通过序列相位的重构,获得基于时间序列的三维包裹相位。在此基础上结合加窗傅里叶分析和时间域相位展开技术,实现了运动物体位移、速度和加速度参数的测量。与激光多普勒测振仪相比,显微数字全息技术不需要逐点扫描就可以实现全场测量。文中运用此方法进行了微梁的振动特性测量,分别利用一维和二维加窗傅里叶脊方法获取了瞬时频率。　　 提出运用加窗傅里叶分析提取动态投影栅线序列相位,实现了微小物体振动或者连续变形过程中的位移、速度和加速度全场非接触测量。采用加窗傅里叶变换解调动态投影栅线的时间序列相位信息,获得包含位移信息的三维包裹相位。再利用加窗傅里叶脊对相位在时间域上的分析,进一步获取物体的速度和加速度分布。通过悬臂梁的自由振动测量,证实了方法的有效性。文中运用提出的方法对压电陶瓷位移放大机构的位移特性进行了研究,获得了施加电压瞬时的位移响应曲线,为进一步研究其动态响应特性建立基础。　　 提出将三维傅里叶分析用于影像云纹序列的相位提取,实现了运动物体的瞬时形貌和位移测量。为了充分利用实验数据的关联性,三维傅里叶变换被用于时域和空域同时处理图像序列,获得与待测物理量相关的三维复相位矩阵,并由此提取运动物体的瞬时形貌和位移分布,数值模拟的结果验证了方法的有效性。文中运用此方法进行了悬臂梁的连续振动测量,与利用二维傅里叶变换法逐帧处理条纹图像的结果相比,提出的方法利用的三维信息比分开单独处理空间域的信息更加丰富,去噪声效果更好。　　 将相移投影栅线和数字图像相关技术相结合,建立了可以同时测量三维形貌与三维变形的光学测量系统。相移投影栅线技术用于测量被测物的形貌和离面变形,同时从相移图像中提取出被测物表面的自然纹理,利用数字图像相关技术得到面内变形。在计算离面变形时,考虑了面内位移对于被测物表面形貌造成的影响。系统经过标定后,测试了纸浆模塑材料拉伸时在局部区域内的力学性能,从而为纸浆模塑缓冲包装结构的有限元分析和设计打下基础。