[發(fā)明專(zhuān)利]基于雙折射效應(yīng)的物體表面拉壓應(yīng)力測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810860801.3
• 申請(qǐng)日: 2018-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109141699B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何友武;李志芳;李暉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01L1/24
• 分類(lèi)號(hào): G01L1/24
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

1.一種基于雙折射效應(yīng)的物體表面拉壓應(yīng)力測(cè)量方法，其特征在于，將具有雙折射效應(yīng)的雙折射材料貼于待測(cè)物體表面，當(dāng)待測(cè)物體受到外力時(shí)，其表面形變會(huì)使應(yīng)變材料隨之發(fā)生形變，從而雙折射率發(fā)生改變，通過(guò)測(cè)量雙折射率的變化即可得到待測(cè)物體表面所受到的拉壓力大小，所述外力應(yīng)包括拉力、壓力，所述雙折射率的測(cè)量通過(guò)雙折射率測(cè)量光路來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述雙折射率測(cè)量光路包括寬帶光源、分束器、第一1/4波片、平面鏡、掃描振鏡、第二1/4波片、透鏡、第一CCD、第二CCD、偏振分束器；寬帶光源發(fā)射的光束經(jīng)分束器后分成兩路，一路光經(jīng)過(guò)快軸方向與水平方向成22.5°角的第一1/4波片后經(jīng)平面鏡原路返回至分束器，一路光經(jīng)過(guò)掃描振鏡，再經(jīng)過(guò)快軸方向與水平方向成45°角的第二1/4波片，經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后入射到待測(cè)物體表面的雙折射材料中，從雙折射材料不同深度返回的光經(jīng)過(guò)后向散射原路返回至分束器與另一路光發(fā)生干涉，干涉后的光經(jīng)過(guò)偏振分束器分成兩路分別被第一CCD、第二CCD探測(cè)，得到的光強(qiáng)分別記為、，所述的基于雙折射效應(yīng)的物體表面拉壓應(yīng)力測(cè)量方法，其特征在于，該方法具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟S1、將具有能夠隨著形變發(fā)生雙折射率線(xiàn)性變化的雙折射材料黏貼于待測(cè)物體表面；

步驟S2、對(duì)待測(cè)物體施加外力，此時(shí)待測(cè)物體發(fā)生形變帶動(dòng)黏貼于待測(cè)物體上的雙折射材料也隨之發(fā)生形變；

步驟S3、分別測(cè)量待測(cè)物體沒(méi)有受到外力時(shí)雙折射率材料的雙折射率，以及待測(cè)物體受到外力時(shí)雙折射材料的雙折射率，建立待測(cè)物體所受外力大小與雙折射材料的雙折射率之間的關(guān)系曲線(xiàn)；

步驟S4、由步驟S3所建立的外力大小與雙折射材料的雙折射率之間的關(guān)系曲線(xiàn)，即可根據(jù)待測(cè)對(duì)象表面雙折射材料的雙折射率得到此時(shí)待測(cè)對(duì)象的表面應(yīng)力大小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙折射效應(yīng)的物體表面拉壓應(yīng)力測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S3具體實(shí)現(xiàn)如下：

步驟S31、對(duì)待測(cè)物體未受到外力作用時(shí)的雙折射材料進(jìn)行橫向掃描，依據(jù)下式，對(duì)掃描范圍內(nèi)的雙折射材料相位延遲進(jìn)行成像，得到相位延遲圖及相應(yīng)的相位曲線(xiàn)：

（1）

為雙折射材料對(duì)應(yīng)的不同深度處的相位延遲；

步驟S32、根據(jù)所得的相位曲線(xiàn)，通過(guò)下式計(jì)算可得待測(cè)物體未受到外力作用時(shí)的雙折射材料的雙折射率：

（2）

式中，為此時(shí)雙折射材料的雙折射率，為根據(jù)相位曲線(xiàn)所得的相位差，為寬帶光源發(fā)射光束的中心波長(zhǎng)，為雙折射材料厚度；

步驟S33、外力F作用于待測(cè)物體，當(dāng)F變化時(shí)，依公式（1）、（2）可得相位延遲圖及相應(yīng)的相位延遲曲線(xiàn)，并計(jì)算得到雙折射材料的雙折射率線(xiàn)性變化；

步驟S34、根據(jù)步驟S31-S33，即可建立的外力大小與雙折射材料的雙折射率之間的關(guān)系曲線(xiàn)。