一種基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的應(yīng)力測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及應(yīng)力測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的應(yīng)力測(cè)量方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前對(duì)材料應(yīng)力測(cè)量的方法局限于光彈法，是一種非接觸的測(cè)量方法，W模型的 光學(xué)條紋圖像顯示所研究結(jié)構(gòu)物內(nèi)的力學(xué)物理量的大小和分布規(guī)律。用該種方法能了解到 結(jié)構(gòu)物內(nèi)應(yīng)力或位移分布的全貌，特別是應(yīng)力集中區(qū)域和H維內(nèi)部應(yīng)力問(wèn)題，直觀性強(qiáng)、一 目了然。但是此方法有局限性，即要做實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，而且要求材料（例如：環(huán)氧樹(shù)脂）的質(zhì)地 均勻、透明度好，該在一定程度上限制了探測(cè)的范圍和該技術(shù)的發(fā)展。
[0003] 目前太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)發(fā)展較快，主要是利用其高信噪比和良好的相干性對(duì)試 件進(jìn)行探測(cè)，然后通過(guò)太赫茲探測(cè)裝置獲得的光譜信息來(lái)分析試件內(nèi)部的物理屬性。但是 傳統(tǒng)的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)并不滿足實(shí)驗(yàn)應(yīng)力測(cè)量的要求，不能直接進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量，所W 需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)力學(xué)的原理對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的應(yīng)力測(cè)量方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)透 明材料W及不透明材料的應(yīng)力測(cè)量，滿足了實(shí)際應(yīng)用中的需要，詳見(jiàn)下文描述：
[0005] -種基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的應(yīng)力測(cè)量方法，所述方法包括W下步驟：
[0006] 選擇實(shí)驗(yàn)試件；制備小型的加載設(shè)備；構(gòu)建太赫茲光譜系統(tǒng)；
[0007] 將實(shí)驗(yàn)試件、加載設(shè)備一同放入到構(gòu)建的太赫茲光譜系統(tǒng)中，利用飛砂激光器發(fā) 出太赫茲脈沖，利用太赫茲探測(cè)裝置進(jìn)行信號(hào)的接收；
[0008] 獲取未加載和加載兩種工況下的相頻曲線，將兩者相減得出外加應(yīng)力引起的太赫 茲波相位差值，利用太赫茲波相位的改變反推出受載實(shí)驗(yàn)試件的應(yīng)力分量；
[0009] 通過(guò)目標(biāo)函數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)試件的應(yīng)力分量進(jìn)行優(yōu)化，獲取最終的應(yīng)力結(jié)果。
[0010] 所述加載設(shè)備包括；框架、螺母、上卡盤(pán)和下卡盤(pán)，
[0011] 所述下卡盤(pán)被固定在所述框架上，所述上卡盤(pán)和所述下卡盤(pán)之間設(shè)置有實(shí)驗(yàn)試 件，所述上卡盤(pán)隨著所述螺母上下移動(dòng)。
[0012] 所述實(shí)驗(yàn)試件上設(shè)置有應(yīng)變片。
[0013] 所述太赫茲光譜系統(tǒng)包括；飛砂激光器、分光鏡和反光鏡，其特征在于，還包括： 發(fā)射天線、第一柱面鏡、第一線柵偏振片、第二線柵偏振片、第二柱面鏡、檢測(cè)天線和計(jì)算 機(jī)，
[0014] 所述第一線柵偏振片、所述第二線柵偏振片分別作為起偏鏡和檢偏鏡，具有360° 的可調(diào)角度；
[0015] 所述第一線柵偏振片置于所述第一柱面鏡和所述實(shí)驗(yàn)試件之間，對(duì)太赫茲脈沖進(jìn) 行調(diào)制；所述第二線柵偏振片置于所述實(shí)驗(yàn)試件與所述第二柱面鏡之間，對(duì)透射的太赫茲 波進(jìn)行接收。
[001引所述目標(biāo)函數(shù)為：
[0017]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的應(yīng)力測(cè)量方法，其特征在于，所述方法包括以下步 驟： 選擇實(shí)驗(yàn)試件；制備小型的加載設(shè)備；構(gòu)建太赫茲光譜系統(tǒng)； 將實(shí)驗(yàn)試件、加載設(shè)備一同放入到構(gòu)建的太赫茲光譜系統(tǒng)中，利用飛秒激光器發(fā)出太 赫茲脈沖，利用太赫茲探測(cè)裝置進(jìn)行信號(hào)的接收； 獲取未加載和加載兩種工況下的相頻曲線，將兩者相減得出外加應(yīng)力引起的太赫茲波 相位差值，利用太赫茲波相位的改變反推出受載實(shí)驗(yàn)試件的應(yīng)力分量； 通過(guò)目標(biāo)函數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)試件的應(yīng)力分量進(jìn)行優(yōu)化，獲取最終的應(yīng)力結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的應(yīng)力測(cè)量方法，其特征在 于，所述加載設(shè)備包括：框架、螺母、上卡盤(pán)和下卡盤(pán)， 所述下卡盤(pán)被固定在所述框架上，所述上卡盤(pán)和所述下卡盤(pán)之間設(shè)置有實(shí)驗(yàn)試件，所 述上卡盤(pán)隨著所述螺母上下移動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的應(yīng)力測(cè)量方法，其特征在 于，所述實(shí)驗(yàn)試件上設(shè)置有應(yīng)變片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的應(yīng)力測(cè)量方法，所述太赫 茲光譜系統(tǒng)包括：飛秒激光器、分光鏡和反光鏡，其特征在于，還包括：發(fā)射天線、第一柱面 鏡、第一線柵偏振片、第二線柵偏振片、第二柱面鏡、檢測(cè)天線和計(jì)算機(jī)， 所述第一線柵偏振片、所述第二線柵偏振片分別作為起偏鏡和檢偏鏡，具有360°的可 調(diào)角度； 所述第一線柵偏振片置于所述第一柱面鏡和所述實(shí)驗(yàn)試件之間，對(duì)太赫茲脈沖進(jìn)行調(diào) 制；所述第二線柵偏振片置于所述實(shí)驗(yàn)試件與所述第二柱面鏡之間，對(duì)透射的太赫茲波進(jìn) 行接收。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的應(yīng)力測(cè)量方法，其特征在 于，所述目標(biāo)函數(shù)為：
式中ai(l是頻率h對(duì)應(yīng)的由太赫茲光譜系統(tǒng)獲得的相位值；a,是三個(gè)應(yīng)力分量的函 數(shù)；〇 〇 2分別表示兩個(gè)主應(yīng)力值；0是第一主應(yīng)力和水平方向的夾角；N為頻率值個(gè) 數(shù)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的應(yīng)力測(cè)量方法，所述方法包括以下步驟：將實(shí)驗(yàn)試件、加載設(shè)備一同放入到構(gòu)建的太赫茲光譜系統(tǒng)中，利用飛秒激光器發(fā)出太赫茲脈沖，利用太赫茲探測(cè)裝置進(jìn)行信號(hào)的接收；獲取未加載和加載兩種工況下的相頻曲線，將兩者相減得出外加應(yīng)力引起的太赫茲波相位差值，利用太赫茲波相位的改變反推出受載實(shí)驗(yàn)試件的應(yīng)力分量；通過(guò)目標(biāo)函數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)試件的應(yīng)力分量進(jìn)行優(yōu)化，獲取最終的應(yīng)力結(jié)果。本方法不僅能測(cè)量透明材料，還可以擴(kuò)展到不透明材料而且不需要制作實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀１痉椒ɡ酶倪M(jìn)后的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，通過(guò)分析太赫茲波的相位變化得到受載試件的內(nèi)部應(yīng)力信息，為探測(cè)物體內(nèi)部應(yīng)力提供了新的實(shí)驗(yàn)手段。
【IPC分類(lèi)】G01L1-24
【公開(kāi)號(hào)】CN104568249
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410812178
【發(fā)明人】王志勇, 王世斌, 李林安, 宋威, 張旭
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日