專利名稱：：用于測(cè)定主應(yīng)力方向的錐形圖象光載波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型是一種用于測(cè)定光彈性主應(yīng)力方向的光學(xué)器件。光彈性主應(yīng)力方向的精確測(cè)定，是長(zhǎng)期以來(lái)人們普遍關(guān)注的一個(gè)難題。美國(guó)Vishay公司研制的401系列，在逐點(diǎn)測(cè)定主應(yīng)力方向時(shí)有漂移現(xiàn)象。北京大學(xué)張遠(yuǎn)鵬等人提出光電調(diào)制方法，有較高的靈敏度，但只能用于逐點(diǎn)測(cè)試，應(yīng)用上有局限性。偏光顯微鏡價(jià)格昂貴，使用不便，推廣受到限制。本申請(qǐng)的設(shè)計(jì)人提出了用圖象光載波－相位移方法，測(cè)定主應(yīng)力方向，該測(cè)量方法具有精確、快速、方便的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的目的是為圖象光載波－相位移方法測(cè)定主應(yīng)力方向提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的圖象光載波器。本實(shí)用新型提出的圖象光載波器是一個(gè)圓錐體形的光學(xué)器件，材料可用環(huán)氧樹脂，或者人造石英。圓錐體的母線與底面的夾角θ大小從原理來(lái)說(shuō)是不限的，但實(shí)際使用時(shí)為便于精確測(cè)定主應(yīng)力方向，θ角在8°～12°之間較好。圓錐體的底面直徑大小與被測(cè)物體(模型)大小有關(guān)，一般在40～100mm之間較為適用。在圓錐體底部可以有一個(gè)與底面直徑一致的同樣材質(zhì)的薄形圓柱體，一般該圓柱體高度小于5mm。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1和圖2。本實(shí)用新型提出的錐形光載波器可用于逐點(diǎn)法測(cè)定主應(yīng)力方向，也可用于全場(chǎng)法測(cè)定主應(yīng)力方向。在圖象光載波一相位移方法中，光彈性條紋經(jīng)載波后形成可調(diào)制條紋，這些條紋隨光載波器的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生相位變化，在逐點(diǎn)法中表現(xiàn)為同心圓條紋的擴(kuò)大或縮小。在全場(chǎng)法中，表現(xiàn)為其灰度值的變化，由此可精確、方便地測(cè)得主應(yīng)力方向，具體步驟如下1、在逐點(diǎn)法中，將圖象光載波器C和被測(cè)模型M置于圓偏振場(chǎng)中，如圖3所示。其中La為光源，采用激光點(diǎn)光源，P為偏振器，Q為1／4入玻片，Sp為擴(kuò)束器，L1為聚光鏡，L2為成像透鏡，A為分析器，R為同心圓載波條紋，其中，實(shí)線(Ri)為初始狀態(tài)時(shí)的載波條紋，其鄰近的虛線(Ri)表示當(dāng)載波器C轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度后載波條紋(Ri)新的位置，△r表示載波器C轉(zhuǎn)動(dòng)前后，載波條紋半徑的變化量，它是模型上主應(yīng)力方向函數(shù)，其關(guān)系式為△r＝a＋bcosψ式中a和b是與模型M和載體波器C的相位差有關(guān)的可測(cè)物理量，ψ是模型M上被測(cè)點(diǎn)的主應(yīng)力方向(即主應(yīng)力σ1或σ2方向與載波器C主軸的夾角)。當(dāng)△r產(chǎn)生極值時(shí)，ψ值就唯一被確定。2、在全場(chǎng)法中，光場(chǎng)如圖4所示，光源采用平行白光。其他標(biāo)號(hào)說(shuō)明同圖3，載波后的光強(qiáng)I和模型上點(diǎn)(x，y)的主應(yīng)力方向ψ有如下函數(shù)關(guān)系式I(x，y)＝sin2((α＋β)／2)cos2ψ＋sin2((α－β)／2)sin2ψ，式中α，β分別為模型M和載波器C在相應(yīng)點(diǎn)的相位值，是平面上點(diǎn)(x，y)的函數(shù)，ψ表示該點(diǎn)的主方向。記載波器C初始狀態(tài)時(shí)I的測(cè)量值為I0，將載波器C饒中心軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)45，測(cè)得I45，再轉(zhuǎn)動(dòng)45，測(cè)得I90，于是主方向ψ值由下式給出ψ＝1／2·tg－1((I0＋I(xiàn)90－2I45)／(I0－I90))使用實(shí)例將本實(shí)用新型提出的光載波器用于全場(chǎng)法，測(cè)量某一光彈性凍結(jié)片的一個(gè)截面上的主應(yīng)力方向，在截面上等間距截取6點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果和用偏光顯微鏡所測(cè)結(jié)果比較見(jiàn)下表</tables>上表說(shuō)明圖象光載波－相位移法采用本實(shí)用新型提出的光載波器，測(cè)得的主應(yīng)力方向有相當(dāng)高的精確度，而且方法簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格便宜。圖1為圖象光載波器的側(cè)面圖。圖2為圖象光載波器的正面圖。圖3為逐點(diǎn)法測(cè)量主應(yīng)力時(shí)的光路圖。圖4為全場(chǎng)法測(cè)量主應(yīng)力時(shí)的光路圖。權(quán)利要求1.一種用于確定光彈性主應(yīng)力方向的圖象光載波器，其特征在于該光載波器是一個(gè)人造石英(或環(huán)氧樹脂)圓錐體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的圖象光載波器，其特征在于該圓錐體的底面與母線的夾角在8°～12°之間，底面直徑在40～100mm之間。專利摘要一種用于測(cè)定光彈性主應(yīng)力方向的光學(xué)器件-圓錐體形圖象光載波器，其母線與底面夾角在8°～12°之間，底面直徑在40～100mm。該光載波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可用于根據(jù)圖象光載波-相位移原理測(cè)定光彈性主應(yīng)力方向的方法，精確測(cè)定主應(yīng)力方向。文檔編號(hào)G01L1/24GK2072681SQ9020194公開(kāi)日1991年3月6日申請(qǐng)日期1990年2月17日優(yōu)先權(quán)日1990年2月17日發(fā)明者王汝鵬,杜斌申請(qǐng)人:上海城市建設(shè)學(xué)院