[發明專利]基于雙向視場分離的高精度雙軸光學引伸計及測量方法

在審

• 申請號: 202010736032.3
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111964600A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 朱飛鵬;白鵬翔;雷冬
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了光學引伸計技術領域的一種基于雙向視場分離的高精度雙軸光學引伸計及測量方法，旨在解決現有技術中受測試時試樣離面位移的影響，光學引伸計的應變測量精度不高的技術問題。遠心鏡頭安裝在數字相機上；四棱錐的每個側面對應設置一個等邊直角棱鏡，其中兩個等邊直角棱鏡沿水平向布置，另兩個等邊直角棱鏡沿豎直向布置；被測樣品表面的每個標距點上的漫射光場被四個等邊直角棱鏡分別反射至四棱錐的四個側面上，再被四棱錐的側面分別反射后以平行于所述遠心鏡頭的光軸的方向進入遠心鏡頭中；遠心鏡頭對被測樣品表面的每個標距點進行成像，數字相機拍攝將圖像傳輸至數據處理裝置；數據處理裝置獲取被測樣品表面的局部均勻雙向應變信息。

技術領域

本發明屬于光學引伸計技術領域，具體涉及一種基于雙向視場分離的高精度雙軸光學引伸計及測量方法。

背景技術

彈性模量和泊松比是材料的兩個基本彈性常數，在結構設計與仿真中扮演著十分重要的作用，為了得到這兩個參數，必須對材料的橫向應變與軸向應變進行準確的測量。當前最常見的雙向應變測試手段是粘貼直角應變花和采用雙軸電子引伸計，這些方法在測量時需要在被測試樣上安裝元器件，容易給試樣造成損傷，使得這些方法不適用小尺寸、大變形尤其是柔性材料的檢測。光學應變測試方法主要以光學（視頻）引伸計為代表。然而，受測試時試樣離面位移的影響，以及相機分辨率的限制，當前光學引伸計的應變測量精度常常不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于雙向視場分離的高精度雙軸光學引伸計及測量方法，以解決現有技術中受測試時試樣離面位移的影響，光學引伸計的應變測量精度不高的技術問題。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于雙向視場分離的高精度雙軸光學引伸計，包括：數據處理裝置、數字相機、遠心鏡頭、四棱錐和四個等邊直角棱鏡；所述遠心鏡頭安裝在所述數字相機上；所述四棱錐的每個側面對應設置一個所述等邊直角棱鏡，其中兩個所述等邊直角棱鏡沿水平方向布置，另兩個所述等邊直角棱鏡沿豎直方向布置，每個所述等邊直角棱鏡與所述四棱錐的距離相等，所述四棱錐的底面與所述遠心鏡頭的光軸垂直；被測樣品表面的每個標距點上的漫射光場被四個所述等邊直角棱鏡分別反射至所述四棱錐的四個側面上，再被所述四棱錐的側面分別反射后以平行于所述遠心鏡頭的光軸的方向進入所述遠心鏡頭中；所述遠心鏡頭根據接收到的光線，對被測樣品表面的每個標距點進行成像，并在所述數字相機靶面上形成數字圖像；所述數字相機拍攝所述數字圖像并將所述數字圖像傳輸至所述數據處理裝置；所述數據處理裝置包括相關運算模塊和后處理模塊，相關運算模塊根據接收到的數字圖像獲取指定標距點沿著測量方向的位移信息；后處理模塊利用相關運算模塊獲取的位移信息，結合指定標距點的間距信息獲得被測樣品表面的局部均勻應變信息。

進一步地，所述四棱錐和四個所述等邊直角棱鏡固定在一塊固定板上，所述固定板安裝在所述遠心鏡頭上。

進一步地，所述四棱錐的每組相對側面均互相垂直。

進一步地，所述遠心鏡頭為物方遠心或雙側遠心鏡頭。

進一步地，所述數字相機安裝在可調支架上。

進一步地，被測樣品表面的水平方向均勻應變大小為(x₂-x₁)/s_H，x₁和x₂分別為第一和第二標距點沿著水平方向的位移，s_H為第一和第二標距點的初始間距，豎直方向均勻應變大小為(y₂-y₁)/s_V，y₁和y₂分別為第三和第四標距點沿著豎直方向的位移，s_V為第三和第四標距點的初始間距。

一種基于雙向視場分離的高精度雙軸光學引伸計的應變測量方法，包括：