專利名稱:光調(diào)制自動(dòng)光測(cè)彈性應(yīng)力的方法和裝置的制作方法
本發(fā)明涉及光測(cè)彈性力學(xué)方法及其測(cè)量裝置。
在實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析中，光測(cè)彈性力學(xué)方法被廣泛采用。受力透明模型呈光學(xué)各向異性，它在正交偏振光場(chǎng)中產(chǎn)生干涉，從而可得到兩組干涉條紋。一組條紋叫等傾線，它表征模型上測(cè)點(diǎn)的主應(yīng)力的方位;另一組條紋叫等差線，它表征模型上測(cè)點(diǎn)的主應(yīng)力差。由此可按彈性力學(xué)方程計(jì)算出測(cè)點(diǎn)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。這是較早的光彈性儀的基本工作原理。這種光彈性儀的優(yōu)點(diǎn)是全場(chǎng)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果由干涉條紋顯示，形象直觀;缺點(diǎn)是手動(dòng)操作多，條紋粗讀數(shù)不精確，手工計(jì)算量大。
美國(guó)VISHAY公司於七十年代推出了401型自動(dòng)光彈儀。該光彈儀與傳統(tǒng)的老光彈儀的基本區(qū)別是第一，把全場(chǎng)測(cè)量改成逐點(diǎn)測(cè)量并把干涉條紋圖象輸出改為電信號(hào)驗(yàn)出。第二，把老光彈儀測(cè)量過(guò)程中的手工操作自動(dòng)化，即用一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)使起偏器和檢偏器以等角速度同步轉(zhuǎn)動(dòng)以測(cè)量一個(gè)主應(yīng)力(例如σ1)方向與參考方向的夾角;用另一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)上述測(cè)得的角驅(qū)動(dòng)檢偏器前的 1/4 波片轉(zhuǎn)動(dòng)，使其快軸與上述主應(yīng)力方向成45°角(即TARDY法排列)，這樣可以測(cè)出主應(yīng)力的差。第三，起偏器后與檢偏器前的兩個(gè) 1/4 波片是做成環(huán)狀的。這樣近軸光不經(jīng) 1/4 波片而用來(lái)測(cè)量主應(yīng)力的方位角，遠(yuǎn)軸光經(jīng)過(guò) 1/4 波片用來(lái)測(cè)量主應(yīng)力之差。美國(guó)401型自動(dòng)光彈儀雖然使測(cè)量過(guò)程中的手動(dòng)操作自動(dòng)化了，但仍有許多不足之處。首先它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜體積龐大。第二由于偏光系統(tǒng)在測(cè)量過(guò)程中不停轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整好的系統(tǒng)光路各元件的相對(duì)位置易遭破壞，嚴(yán)重影響測(cè)量精度。第三不能判別所測(cè)角究竟是哪個(gè)主應(yīng)力與參考方向的夾角。該光彈儀尚不能與計(jì)算機(jī)連接作數(shù)據(jù)自動(dòng)處理。
另一項(xiàng)有關(guān)的已有技術(shù)是北京大學(xué)於1981年研制成功的光學(xué)雙折射測(cè)試儀。圖1就是光學(xué)雙折射測(cè)試儀的系統(tǒng)框圖。該系統(tǒng)由單色激光光源〔1〕、起偏器〔2〕、檢偏器〔3〕、電光調(diào)制器〔4〕、光電轉(zhuǎn)換器〔5〕、監(jiān)示裝置〔6〕、電源〔15〕組成，〔7〕是被測(cè)模型。
光學(xué)雙折射測(cè)試儀的巧妙之處就在於利用了電光調(diào)制器的電致雙折射特性。電光調(diào)制器是由一類壓電晶體構(gòu)成的光電器件。圖2是對(duì)著光的傳播方向看系統(tǒng)主平面的坐標(biāo)，O為系統(tǒng)光軸位置，水平軸Ox為檢偏方向，垂直軸Oy為起偏方向。把電光調(diào)制器安裝得使其主平面與系統(tǒng)主平面平行，其光軸與系統(tǒng)光軸重合。如果晶體軸向兩端無(wú)電壓則無(wú)雙折射產(chǎn)生;如有電壓則在晶體主平面內(nèi)將產(chǎn)生兩個(gè)電感應(yīng)軸Ox′和Oy′(見(jiàn)圖2)，因此一束沿Oy方向偏振入射的偏振光射到晶體表面時(shí)，將沿Ox′與Oy′方向分解。由于沿Ox′與Oy′兩方向偏振的兩束光在晶體內(nèi)的傳播速度不同，所以出射后將產(chǎn)生光程差δD，其相應(yīng)的位相差為φDφD＝π (VD)/(Vπ) (1)這里VD是加在電光調(diào)制器兩端的直流偏壓。Vπ是調(diào)制器的半波電壓，即使晶體產(chǎn)生半個(gè)波長(zhǎng)的光程差在晶體兩端所需施加的直流電壓值。若直流偏壓VD上還迭加有一個(gè)交流調(diào)制電壓V0sin2πft，則偏振光通過(guò)調(diào)制器后所產(chǎn)生的位相差φE為
φE＝φD+π (V0)/(Vπ) sin2πft光電轉(zhuǎn)換器〔5〕接收到的光強(qiáng)I為I＝ (I0)/2 (1-cosφ) (2)這里 φ＝φS+φEφS是受力模型上待測(cè)點(diǎn)的雙折射光程差所相應(yīng)的位相差。令φ′＝φS+φD＝φS+π (VD)/(Vπ) (3)K＝π (V0)/(Vπ)則 φ＝φ′+Ksin2πft＝φ′+Ksinωt利用貝塞爾級(jí)數(shù)，(2)式可寫成I= (I0)/2 (1-cosφ)= (I0)/2 {1-cosφ′[J0(K)++2J2(K)cos2ωt+2J4(K)cos4ωt+…]+2sinφ′[J1(K)sinωt+J3(K)sin3ωt+…]}由上式可見(jiàn)當(dāng)φ′＝2lπ或(2l+l)π l＝0，±1，±2…則光強(qiáng)表達(dá)式中的所有奇次諧波不出現(xiàn)，如果忽略四次以上的諧波，則光強(qiáng)表達(dá)式中只留下二次諧波項(xiàng)。這時(shí)光電轉(zhuǎn)換器輸出的電信號(hào)在示波器上將顯示調(diào)制波的倍頻信號(hào)。上述情形可以由圖3來(lái)表示。圖3中曲線〔31〕是由式(2)決定的光強(qiáng)曲線。曲線〔32〕與〔33〕是相應(yīng)于φ′＝0時(shí)的調(diào)制電壓波形與光強(qiáng)曲線。曲線〔34〕與〔35〕是相應(yīng)于φ′＝π時(shí)的情形。φ′＝0時(shí)直流光強(qiáng)最小，光電轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)在示波器上顯示倍頻波形，這種情況叫做消光補(bǔ)償。φ′＝π時(shí)直流光強(qiáng)達(dá)到最大，光電轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)在示波器上也顯示倍頻波形，不過(guò)與φ′＝0時(shí)的倍頻波形相位差180°，且幅度較小，這種情況叫做非消光補(bǔ)償。當(dāng)然也可用索列爾補(bǔ)償器來(lái)標(biāo)定示波器上出現(xiàn)的倍頻信號(hào)究竟是不是表示消光補(bǔ)償。
由于曲線〔31〕的周期性等因素，經(jīng)分析可知，為了求得模型上被測(cè)點(diǎn)的光程差，我們只能利用φ′＝0的情形，即所謂消光補(bǔ)償?shù)那樾巍Ｓ搔铡洌?得到被測(cè)點(diǎn)的光程差為δS＝- (λ)/2 ( (VD)/(Vπ) )(｜VD｜＜Vπ) (4)上式中的負(fù)號(hào)表示模型測(cè)點(diǎn)的光程差與調(diào)制器的光程差互相抵銷。
(4)式寫成絕對(duì)值形式為｜δS｜＝ (λ)/2 (｜VD｜)/(Vπ) (｜VD｜＜Vπ) (5)可見(jiàn)測(cè)量范圍小於半個(gè)波長(zhǎng)。
利用光學(xué)雙折射測(cè)試儀作測(cè)量，第一步令VD＝0，轉(zhuǎn)動(dòng)模型使測(cè)點(diǎn)主應(yīng)力σ1、σ2的方向與起偏方向和檢偏方向平行時(shí)，示波器上就會(huì)顯示出調(diào)制頻率的倍頻信號(hào)，這時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度就表示主應(yīng)力方向與偏振方向的方位角。第二步使模型從上述位置反轉(zhuǎn)45°，使σ1、σ2的方向與電光調(diào)制器的ox′、oy′軸重合，調(diào)節(jié)VD使示波器上再次出現(xiàn)消光補(bǔ)償時(shí)的倍頻信號(hào)為上。則模型上測(cè)點(diǎn)因應(yīng)力而產(chǎn)生的雙折射光程差由(5)式?jīng)Q定。
光學(xué)雙折射測(cè)試儀的缺點(diǎn)是不能確切判斷主應(yīng)力的方向;其測(cè)量范圍僅限于半個(gè)波長(zhǎng)。此外測(cè)量過(guò)程中模型相對(duì)于偏振光場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)仍然靠手工操作。
本發(fā)明的任務(wù)是要克服光學(xué)雙折射測(cè)試儀的缺點(diǎn)，使之發(fā)展成為一種自動(dòng)光彈儀。具體目標(biāo)是1.測(cè)量過(guò)程中模型相對(duì)于正交偏振光場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)能自動(dòng)進(jìn)行。
2.光程差測(cè)量范圍擴(kuò)大到多個(gè)波長(zhǎng)，即被測(cè)條紋級(jí)數(shù)n可以大於一。
3.能測(cè)出測(cè)點(diǎn)主應(yīng)力σ1與σ2的確切方向。主應(yīng)力方向設(shè)用α來(lái)表示，規(guī)定α是最大主應(yīng)力σ1與檢偏方向(x軸方向)的夾角。
4.所測(cè)量α、n以電信號(hào)形式輸出以便于計(jì)算機(jī)作數(shù)據(jù)處理。
本發(fā)明與光學(xué)雙折射測(cè)試儀在光路上的主要區(qū)別在於光源采用非單色光源;被測(cè)模型前后各有一個(gè)旋光器;檢偏器后光路分成兩個(gè)支路。圖4是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。圖4中，〔1〕是非單色光源，可采用非單色激光器或其它可見(jiàn)光源?！?〕是起偏器?！?〕是檢偏器。〔4〕是電光調(diào)制器。〔5-1〕與〔5-2〕是光電轉(zhuǎn)換器。〔6〕是監(jiān)示裝置?！?1〕是一個(gè)選擇開(kāi)關(guān)?！?〕是被測(cè)模型。〔8〕和〔9〕是旋光器，它可以是電磁式的或機(jī)電式的旋光器，其作用是使光的偏振方向轉(zhuǎn)動(dòng)。要求旋光器〔8〕與〔9〕的旋光角度大小相等而方向相反，其效果等價(jià)於模型在系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)?！?0〕是半反射鏡?！?1〕是全反射鏡?！?2〕〔13〕是干涉濾波片，〔12〕允許波長(zhǎng)為λ1的光通過(guò)，〔13〕允許波長(zhǎng)為λ2的光通過(guò)?！?4〕是旋光角度的控制和檢測(cè)裝置?！?5〕是電光調(diào)制器的電源裝置?！?0〕是微處理機(jī)，它通過(guò)〔14〕控制和檢測(cè)旋光角度;通過(guò)〔15〕控制和檢測(cè)加于電光調(diào)制器上的直流偏壓;通過(guò)〔6〕識(shí)別系統(tǒng)所處的狀態(tài)。
下面給出用雙波長(zhǎng)測(cè)量光程差的方法。選擇適當(dāng)?shù)膬蓚€(gè)波長(zhǎng)λ1與λ2，為敘述方便不妨假設(shè)λ1＜λ2。由應(yīng)力-光學(xué)定律可知n1＝k1(n1-n2) (6)或 n2＝ (k1-1)/(k1) n1(7)這里n1是測(cè)點(diǎn)光程差用λ1測(cè)得的干涉條紋級(jí)數(shù)。n2是測(cè)點(diǎn)光程差用λ2測(cè)出的干涉條紋級(jí)數(shù)。k1是與所用波長(zhǎng)和模型材料有關(guān)的常數(shù)。
由分析可知，用雙波長(zhǎng)測(cè)量法可測(cè)干涉條紋級(jí)數(shù)的最大值是n1m a x=λ2λ2- λ1]]>n2m a x=λ1λ2- λ1]]>將條紋級(jí)數(shù)寫成整數(shù)部分與分?jǐn)?shù)部分和的形式n1＝N1+ε10≤ε1＜1n2＝N2+ε20≤ε2＜1在n1≤n1max，n2≤n2max的條件下有且僅有下列兩種情形1.N1-N2＝0這時(shí) ε1＞ε2n1＝k1(ε1-ε2)2.N1-N2＝1這時(shí) ε1＜ε2n1＝k1(1+ε1-ε2)
常數(shù)k1認(rèn)為是已知的。所以由上式可見(jiàn)，測(cè)點(diǎn)條紋級(jí)數(shù)的測(cè)量歸結(jié)為分?jǐn)?shù)條紋級(jí)數(shù)ε1、ε2的測(cè)量。以前已指出用單波長(zhǎng)不能測(cè)量大于0.5的條紋級(jí)數(shù)。但只要按下面指出的步驟對(duì)用λ1與λ2分別作單波長(zhǎng)測(cè)量所得結(jié)果ε1′(ε1′＜0.5)與ε2′(ε2′＜0.5)進(jìn)行綜合。就可以確定分?jǐn)?shù)條紋級(jí)數(shù)ε1與ε2，也就可確定n1與n2?？膳e例說(shuō)明如下設(shè)k1＝5。又設(shè)按具體情況定出測(cè)量范圍(即條紋級(jí)數(shù))n1，n2＜3。用λ1測(cè)得ε1′＝ 1/2 (｜VD｜)/(Vπ) ＝0.3，于是就可列出表1。
再用λ2作一次測(cè)量，若測(cè)得ε2′＝ 1/2 (｜VD｜)/(Vπ) ＝0.35，這與表1中的ε2′＝0.36最相近，據(jù)此可知ε2＝0.36，ε1＝0.7，n2＝1.36，n1＝1.7。
如果用λ2測(cè)得ε2′＝0.16，則與表1中的兩項(xiàng)對(duì)應(yīng)，那么究竟取n1＝2.3，n2＝1.84還是取n1＝2.7，n2＝2.16呢？遇到這種情況，有兩種方法來(lái)判斷(1)如果標(biāo)定好ε＜0.5時(shí) VD為負(fù)(相應(yīng)地ε＞0.5時(shí)VD為正)，則看看用λ2測(cè)得ε2′＝0.16時(shí)VD的極性，若為負(fù)，則就可肯定ε2＝ε2′＝0.16＜0.5，于是由表1可知應(yīng)取n2＝2.16n1＝2.7。(2)可根據(jù)應(yīng)力連續(xù)性原則由鄰近點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果來(lái)判定。這些任務(wù)都可以用計(jì)算機(jī)軟件完成。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到討論如何測(cè)定主應(yīng)力方向的問(wèn)題。從對(duì)著光的傳播方向看，設(shè)系統(tǒng)主平面的坐標(biāo)方向以圖2表示水平軸ox為檢偏方向，垂直軸oy為起偏方向，電光調(diào)制器的電感應(yīng)軸為ox′與oy′。ox′與oy′哪個(gè)是快軸，哪個(gè)是慢軸，可以由偏置電壓VD的極性來(lái)標(biāo)定。設(shè)VD為
負(fù)時(shí)ox′是慢軸。關(guān)于主應(yīng)力σ1與σ2的快慢軸，我們不妨約定以σ1方向?yàn)槁S。
一般來(lái)說(shuō)σ1的方位有圖5所示四種情況。按彈性力學(xué)規(guī)定，這四種情況下σ1與ox軸的夾角α定義如表2。
表2
可根據(jù)三個(gè)條件來(lái)決定α角。設(shè)用波長(zhǎng)為λ的光來(lái)測(cè)量。第一個(gè)條件是旋光器〔8〕的旋光方向是順時(shí)針?lè)较蜻€是逆時(shí)針?lè)较?。更確切地說(shuō)所述旋光方向是當(dāng)VD＝0旋光器〔8〕使來(lái)自起偏器的偏振光偏振方向旋轉(zhuǎn)β角使得σ1、σ2與ox、oy平行時(shí)(以示波器顯示倍頻信號(hào)為標(biāo)誌)旋光器〔8〕的旋光方向。第二個(gè)條件是測(cè)點(diǎn)的分?jǐn)?shù)條紋級(jí)數(shù)ε＜0.5還是ε＞0.5。第三個(gè)條件是當(dāng)測(cè)量條紋級(jí)數(shù)時(shí)為達(dá)到消光補(bǔ)償而給電光調(diào)制器加的偏壓VD的極性。具體判別由表3所示。
表3
實(shí)施例1圖6是根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)成的一個(gè)實(shí)施例。圖6中，〔1-1〕為100W或150W球形汞燈?！?-2〕是聚光系統(tǒng)。〔1-4〕是準(zhǔn)直系統(tǒng)?！?-3〕和〔1-5〕是孔徑為0.2mm至0.5mm的小孔光欄?！?〕是起偏器?！?〕是檢偏器?！?〕是電光調(diào)制器?！?-1〕〔5-2〕是光電轉(zhuǎn)換器。〔6-1〕是放大器?！?-2〕是相干濾波器?！?-3〕是相敏檢波器?！?-4〕是比較器，它用來(lái)識(shí)別每一測(cè)量步驟是否完成。〔7〕是被測(cè)模型?！?〕〔9〕是法拉第旋光器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)下面再詳細(xì)討論?！?0〕是半反射鏡。〔11〕是全反射鏡?！?2〕是干涉濾波片，它允許波長(zhǎng)為λ1的光通過(guò)?！?3〕也是干涉濾波片，它允許波長(zhǎng)為λ2的光通過(guò)。〔14〕是可控直流穩(wěn)壓電源，其輸出電流的大小和方向由微處理機(jī)〔20〕通過(guò)D/A變換器〔16〕來(lái)控制，達(dá)到控制旋光方向和旋光角度β的目的?！?7〕是A/D變換器，它把旋光方向和旋光角度的大小送入微處理機(jī)。〔15〕是電光調(diào)制器的電源，其輸出電壓中的直流成份VD的大小和極性由微處理機(jī)通過(guò)D/A變換器〔18〕來(lái)控制?！?9〕是A/D變換器，它把VD的大小和極性等信息送入微處理機(jī)?！?1〕是一個(gè)開(kāi)關(guān)，用來(lái)選擇測(cè)量時(shí)所用的波長(zhǎng)。
本實(shí)施例中的旋光器采用一對(duì)法拉第旋光器，如圖7所示。根據(jù)法拉第磁光效應(yīng)，若電路如圖7那樣連接，則如果〔8〕使光的偏振方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)β角，則〔9〕使光的偏振方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)β角。旋轉(zhuǎn)方向隨電源極性的改變而改變，轉(zhuǎn)角β的大小由流過(guò)線圈的電流大小決定。圖8是法拉第旋光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8中，〔81〕是線圈架、〔82〕是線包、〔83〕是旋光介質(zhì)，例如鈰玻璃棒?！?4〕是循環(huán)水入口，〔85〕是循環(huán)水出口。實(shí)驗(yàn)表明，線圈在通以1.9安培電流15秒后，旋光介質(zhì)溫度就上升5℃。這就嚴(yán)重影響旋光效應(yīng)。為了減小溫升，保證系統(tǒng)的測(cè)角精度，我們采用了循環(huán)水冷卻措施，使得旋光器連續(xù)工作八小時(shí)其溫度變化小于±2℃。
本電光調(diào)制自動(dòng)光彈儀測(cè)量過(guò)程由微處理機(jī)控制，測(cè)量結(jié)果直接送微處理機(jī)作數(shù)據(jù)處理并可由終端顯示、打印和繪圖等輸出形式。
本系統(tǒng)指標(biāo)檢測(cè)靈敏度 精度方位角 0.05° ±2°條紋 0.001λ ±0.02條測(cè)試實(shí)例與結(jié)果對(duì)比圖9是一對(duì)徑受壓園盤。對(duì)O-O截面上的σx、σy和τxy通過(guò)有限元計(jì)算求解和用本系統(tǒng)實(shí)測(cè)，結(jié)果繪制成圖10、圖11和圖12，圖中實(shí)線為理論解，虛線為實(shí)測(cè)結(jié)果。圖10是σx曲線圖，圖11是σy曲線圖，圖12是τxy曲線圖。對(duì)比可見(jiàn)，本系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果與理論解吻合甚好。
補(bǔ)正 85100284文件名稱 頁(yè) 行 補(bǔ)正前 補(bǔ)正后說(shuō)明書 6 10 最大值是 最大值小于說(shuō)明書 6 16 n1≤n1maxn1＜n1maxn2≤n2maxn2＜n2max
權(quán)利要求
1.一種光測(cè)彈性應(yīng)力的方法，將被測(cè)模型置於正交偏振光場(chǎng)中，在電光調(diào)制器無(wú)電致雙折射補(bǔ)償?shù)那闆r下，轉(zhuǎn)動(dòng)模型一個(gè)角度使檢偏后的光強(qiáng)最小(非補(bǔ)償消光態(tài))，此角即表示主應(yīng)力的方位。然后使模型反轉(zhuǎn)45°，在電光調(diào)制器的電致雙折射補(bǔ)償?shù)那闆r下使檢偏后的光強(qiáng)最小(補(bǔ)償消光態(tài))，則電致雙折射光程差就等於應(yīng)力雙折射光程差，由此求得主應(yīng)力差；本方法的特征在于用旋光法代替測(cè)量過(guò)程中模型的轉(zhuǎn)動(dòng)，起偏器的入射光采用非單色光，檢偏后的光分成波長(zhǎng)為λ1與λ2的兩束光以便測(cè)量被測(cè)點(diǎn)的條紋級(jí)數(shù)和主應(yīng)力的確切方向。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于所述的旋光法是利用電磁旋光效應(yīng)使被測(cè)模型前的偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，同時(shí)使模型后的偏振光的偏振方向向相反的方向旋轉(zhuǎn)同樣的角度。
3.如權(quán)利要求
1、2所述的測(cè)量方法，其特征在于被測(cè)點(diǎn)的條紋級(jí)數(shù)是用雙波長(zhǎng)測(cè)量法按下列步驟綜合而得(1)以λ1光在補(bǔ)償消光態(tài)測(cè)得電光調(diào)制器上所加直流偏壓VD，計(jì)算ε1′＝ 1/2 (｜VD｜)/(Vπ) ，由ε1′列出測(cè)點(diǎn)的相對(duì)於λ1的條紋級(jí)數(shù)n1的所有可能值。(2)由n1的所有可能值通過(guò)公式n2＝ (k1-1)/(k1) n1算出測(cè)點(diǎn)的相對(duì)於λ2的條紋級(jí)數(shù)n2的所有可能值;n2的分?jǐn)?shù)部分ε2的可能值也就得到。(3)由ε2的可能值列出相應(yīng)的ε2′的可能值，而
當(dāng)ε2＜0.5當(dāng)ε2＞0.5(4)以λ2光在補(bǔ)償消光態(tài)測(cè)得電光調(diào)制器上所加的直流偏壓VD，計(jì)算ε2′＝ 1/2 (｜VD｜)/(Vπ) 。以這里測(cè)得的ε2′為準(zhǔn)，在第(3)步中的ε2′的一切可能值中尋找相同者，於是便可確定n1與n2。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1、2所述的測(cè)量方法，其特征在于主應(yīng)力的確切方向是由以下三個(gè)條件定出(1)使系統(tǒng)達(dá)到非補(bǔ)償消光態(tài)模型前的旋光角度(大小和方向);(2)測(cè)點(diǎn)分?jǐn)?shù)條紋級(jí)數(shù)是否小於0.5;(3)補(bǔ)償消光態(tài)時(shí)VD的極性。
5.一種由光源〔1〕、起偏器〔2〕、檢偏器〔3〕、電光調(diào)制器〔4〕、光電轉(zhuǎn)換器〔5〕、監(jiān)示器〔6〕和電光調(diào)制器電源〔15〕組成的用於測(cè)量彈性應(yīng)力的裝置;其特征在于光源〔1〕為非單色光源，在被測(cè)模型前后有一對(duì)旋光器〔8〕和〔9〕，檢偏器〔3〕后光路分為兩路，一路由半反鏡〔10〕、干涉濾波片〔12〕、光電轉(zhuǎn)換器〔5-1〕組成，另一路由全反鏡〔11〕、干涉濾波片〔13〕、光電轉(zhuǎn)換器〔5-2〕組成，還有開(kāi)關(guān)〔21〕，旋光器的可控直流電源〔14〕，電光調(diào)制器的可控電源〔15〕。
6.如權(quán)利要求
5所述的裝置，其特征在于旋光器〔8〕、〔9〕是一對(duì)法拉弟旋光器，在可控直流電源〔14〕驅(qū)動(dòng)下，它們使光的偏振方向以相反的方向旋轉(zhuǎn)相等的角度;法拉弟旋光器具有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求
5、6所述的裝置具特征在于光源〔1〕采用100W或150W球形汞燈。
8.如權(quán)利要求
5、6、7所述的裝置其特征在于有微處理機(jī)〔20〕(見(jiàn)圖4)，微處理機(jī)通過(guò)直流可控電源〔14〕控制并檢測(cè)旋光器的旋光角度，通過(guò)可控電源〔15〕控制并檢測(cè)電光調(diào)制器上的直流偏壓，通過(guò)監(jiān)示器〔6〕識(shí)別系統(tǒng)的狀態(tài)。
專利摘要
光調(diào)制自動(dòng)光測(cè)彈性應(yīng)力的方法和裝置，屬于光測(cè)彈性應(yīng)力技術(shù)領(lǐng)域：
。采用非單色光源以便于作雙波長(zhǎng)測(cè)量，達(dá)到可測(cè)任意條紋級(jí)數(shù)值的目的。采用電光調(diào)制器以利用其電致雙折射特性實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償消光。在被測(cè)模型前后加有一對(duì)旋光器以便得到被測(cè)模型相對(duì)于正交偏振光場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)。測(cè)量過(guò)程在微處理機(jī)控制下自動(dòng)進(jìn)行，測(cè)量結(jié)果以電信號(hào)送微處理機(jī)作數(shù)據(jù)自動(dòng)處理。本發(fā)明提高了光測(cè)彈性應(yīng)力的自動(dòng)化程度，縮短了測(cè)量周期，提高了測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01L1/24GK85100284SQ85100284
公開(kāi)日1985年9月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者張遠(yuǎn)鵬, 王楚, 張合義, 朱美棟, 施來(lái)榮, 陸燕仲, 武潤(rùn)璽, 柴玉明 申請(qǐng)人:北京大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan