[發(fā)明專利]用于介電材料中應力的表征方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110996058.6
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113820052B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 王志勇;康凱;李傳崴;王世斌;李林安
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 北京東方靈盾知識產權代理有限公司 11506
• 代理人: 張叢

1.一種用于介電材料中應力的表征方法，其特征在于，包括：

步驟a.經由平行調制、第一前偏振調制、聚焦調制對源太赫茲波進行第一調制并使其穿過試樣的一區(qū)域后經由平行調制、第一后偏振調制、聚焦調制后作為第一信號被接收；

步驟b.經由平行調制、第二前偏振調制、聚焦調制對源太赫茲波進行第二調制并使其沿經第一調制后的太赫茲波相同的方向穿過試樣的上述區(qū)域后經由平行調制、第二后偏振調制、聚焦調制后作為第二信號被接收；

步驟c.計算第一信號與第二信號的幅值差異，從而獲得在該區(qū)域的兩個主光軸的方向和在所述兩個主光軸方向上的折射率差，以表征該區(qū)域的主應力差的強度及其方向；

其中，所述第一前偏振調制與第一后偏振調制的調制方向彼此正交，并且所述第二前偏振調制與第二后偏振調制的調制方向也彼此正交；

所述第一前偏振調制與第二前偏振調制的偏振方向不同。

2.如權利要求1所述的表征方法，其特征在于，步驟a和步驟b均在暗場環(huán)境中進行。

3.如權利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述源太赫茲波為經由時域太赫茲系統(tǒng)所發(fā)射的太赫茲波，其頻率0.2-3THz。

4.如權利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述區(qū)域為直徑為3mm-7mm的圓形區(qū)域。

5.如權利要求1所述的表征方法，其特征在于，試樣的所述區(qū)域的主應力差為Δσ＝Δn/C，其中，Δσ為第一主應力方向與第二主應力方向上的主應力差，Δn為兩個主光軸方向上的折射率差，C為在所述太赫茲波的作用下該材料的應力光學系數，其中，兩個主應力的方向與兩個主光軸的方向一致。

6.如權利要求1至5中任一項所述的表征方法，其特征在于，穿過試樣后被接收的太赫茲波的電場信號的幅值為

其中，f為源太赫茲波的頻率，d為試件的厚度，c為光速，θ為試件中第一主應力的方向，為前偏振調制的方向；所述的第一主應力的方向θ與主應力差Δσ為待測量，所述的穿過試樣后被接收的太赫茲波的電場信號的幅值為實驗測量量。

7.如權利要求6所述的表征方法，其特征在于，在第一偏振調制方向為0，第二偏振調制方向為π/4的情況下，記所述的第一信號的幅值為A₁，第二信號的幅值為A₂，所述第一主應力的方向θ為

并且所述主應力差為

或

或者，所述主應力差可通過求得。

8.如權利要求5至7中任一項所述的表征方法，其特征在于，在所述太赫茲波的作用下該材料的應力光學系數C可通過查表或標定實驗確定；或者，材料的應力光學系數C通過下述標定實驗測得：

步驟a.經由平行調制、標定前偏振調制、聚焦調制對源太赫茲波進行調制并使其穿過試樣的一區(qū)域后經由平行調制、標定后偏振調制、聚焦調制后作為標定信號被接收；

步驟b.對一已知應力分布的區(qū)域的試件進行步驟a所述的標定測量，其中，所述的已知應力分布的區(qū)域為四點彎加載的純彎曲區(qū)域或拉伸加載的均勻應力區(qū)域；

步驟c.計算標定信號的幅值差異，從而獲得在該區(qū)域的兩個主光軸的方向及在所述兩個主光軸方向上的折射率差，結合步驟b所述的已知應力分布，計算材料的應力光學系數C；

其中，所述標定前偏振調制與標定后偏振調制的調制方向彼此正交，并且所述標定前偏振調制與水平方向呈45°。

9.如權利要求8所述的表征方法，其特征在于，已知的主應力差Δσ，第一主應力方向θ和被接收的太赫茲波的電場信號A求得，所述的應力光學系數C為