[發明專利]基于激光散斑技術的焊接接頭應力集中測試的裝置及應力集中測試方法

無效

• 申請號: 201310213078.7
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103278272A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 劉雪松;潘海博;閆忠杰;尚哲;王帥麗;王強;李書奇;王為;董志波;方洪淵
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

1.基于激光散斑技術的焊接接頭應力集中測試的裝置，其特征在于：它包括數字CCD相機（1）、兩個準直擴束鏡（2）、單模激光器（3）、光纖耦合器（4）、光纖分束器（5）和計算機（6），

所述單模激光器（3）發射的激光通過光纖耦合器（4）耦合后，經光纖送至光纖分束器（5），光纖分束器（5）將一束激光分成兩束激光，并將所述兩束激光分別經光纖送至兩個準直擴束鏡（2），

兩個準直擴束鏡（2）發射的兩束準直平行激光光束照射在被測試件表面的焊接接頭區域形成散斑場，所述的兩束準直平行激光光束位于被測表面法線兩側并與法線的夾角相同，且兩束準直平行激光光束的軸線位于同一平面內，所述的兩束準直平行激光光束互為物光和參考光，兩個準直擴束鏡（2）的鏡頭與被測試件表面的距離相等；

數字CCD相機（1）用于拍攝被測試件表面的散斑場，數字CCD相機（1）的數據輸出端與計算機（6）的數據輸入端連接。

2.根據權利要求1所述的基于激光散斑技術的焊接接頭應力集中測試的裝置，其特征在于：所述的數字CCD相機（1）采用130萬像素的工業相機，且該相機的鏡頭為顯微放大鏡頭。

3.根據權利要求1所述的基于激光散斑技術的焊接接頭應力集中測試的裝置，其特征在于：單模激光器（3）是單模氦氖激光器。

4.根據權利要求1所述的基于激光散斑技術的焊接接頭應力集中測試的裝置，其特征在于：光纖分束器（5）是一分二保偏分束器。

5.基于權利要求1所述的激光散斑技術的焊接接頭應力集中測試的裝置的應力集中測試方法，其特征在于：它包括下述步驟：

步驟一、兩個準直擴束鏡（2）發射的兩束準直平行激光光束l₁和l₂照射在被測試件表面的焊接接頭區域形成散斑場I1，

步驟二、通過數字CCD相機（1）采集被測試件表面的散斑場I1，并將該散斑場I1發送至計算機（6）；

步驟三、對被測試件施加一個載荷，使得被測試件表面產生彈性變形，被測試件表面的散斑場發生變化；

步驟四、通過數字CCD相機（1）采集被測試件表面的散斑場I2，并將該散斑場I2發送至計算機（6）；

步驟五、計算機（6）對加載前后的散斑場I1和散斑場I2進行差幀處理，獲得反映被測試件表面變形分布狀態的條紋圖，通過對比條紋圖的條紋密集位置和條紋均勻分布位置的條紋疏密程度的變化量，獲得應力集中大小及位置的信息。

6.根據權利要求5所述的激光散斑技術的焊接接頭應力集中測試方法，其特征在于：步驟一所述的散斑場I1的光學函數為：

I1(r)=u12+u22+2u1u2cos(φ1-φ2)---(1)]]>

其中，I₁(r)表示位置r處的光強值，u₁表示準直平行激光光束l₁在位置r處的光波振幅，u₂表示準直平行激光光束l₂在位置r處的光波振幅，表示準直平行激光光束l₁在位置r處的相位角，表示準直平行激光光束l₂在位置r處的相位角。