非晶体透明材料内应力的测量方法及测量装置制造方法及图纸

本申请公开了一种非晶体透明材料内应力的测量方法，测量方法包括：S20：对待测件上的测量区施加偏振光，获取偏振光在待测件上产生的双折射偏振光之间的光程差，并根据光程差与内应力值的对应关系获取测量区的内应力值。本申请提供的非晶体透明材料内应力的测量方法及测量装置，通过采用偏振光干涉方法与光谱分析方法的结合以获取偏振光的光程差与内应力值之间的函数关系，并通过该函数关系反向获取非晶体透明材料的内应力值，实现了对非晶体透明材料内应力的定量测量。同时，采用光谱分析的方法进行测量，避免了现有技术中色干涉法颜色比对中由于人工及显示设备颜色系统标度偏差，提高了测量精度。

【技术实现步骤摘要】
非晶体透明材料内应力的测量方法及测量装置
本公开一般涉及材料力学
，尤其涉及非晶体透明材料内应力的测量方法及测量装置。
技术介绍
内应力是指当外部荷载去掉以后仍残存在物体内部的应力。其中，非晶体透明材料在无内应力的自然状态下，在光学上是各向同性体，光在其中的传播方向由折射定律唯一确定，偏振光通过它时不产生任何变化；当材料内部存在应力时，其光学性能发生改变，由各向同性体变为各向异性体，光通过它时产生双折射现象。根据这一特性，即可借助应力双折射测量法来检验非晶体透明材料中的应力值。目前，现有的非晶体透明材料内应力的测量装置主要通过获取有应力特征的干涉色图面，然后根据颜色比对得到应力测量结果。但是上述测量结果依赖于人眼的颜色比对结果，同时显示设备颜色系统标度也会存在偏差，进而导致测量精度较差。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种非晶体透明材料内应力的测量方法及测量装置。本申请提供一种非晶体透明材料内应力的测量方法，包括：S20：对待测件上的测量区施加偏振光，获取偏振光在待测件上产生的双折射偏振光之间的光程差，并根据光程差与内应力值的对应关系获取测量区的内应力值。进一步地，在步骤上S20之前还包括：S10：对标准件施加偏振光，测量标准件在具有不同内应力值时偏振光在标准件上产生的双折射偏振光之间的光程差，并获取光程差与内应力值的对应关系。进一步地，待测件上分布有多个测量区。进一步地，S10具体包括：S11：对标准件施加偏振光，分别测量偏振光在标准件具有不同内应力值时的透射光谱Q2(λ)，再根据公式1分别获取偏振光的透射归一化光谱Q3(λ)，公式1为：Q0(λ)为偏振光源光谱，Q1(λ)为环境背景光的光谱；S12：根据公式2获取透射归一化光谱Q3(λ)与光程差δ的对应关系，并获取光程差与内应力值的对应关系，公式2为：a、b、c皆为常数，λ为单色光的波长值。进一步地，偏振光由白光光源发出的自然光经过起偏器形成，并通过光谱仪测得偏振光源光谱Q0(λ)；白光光源关闭后，通过光谱仪测得环境背景光的光谱Q1(λ)。进一步地，通过对标准件施加不同的作用力，以使标准件具有不同的内应力值，其中内应力值与作用力值相同。进一步地，光程差与内应力值的对应关系为线性正相关关系。本申请还提供一种非晶体透明材料内应力的测量装置，测量装置包括：第一镜筒，内部设有白光光源以及沿白光光源的光线方向顺次设置的起偏器、透光狭缝；第二镜筒，与第一镜筒共轴设置，内部设有沿白光光源的光线方向顺次设置的检偏器和光谱仪，第一镜筒与第二镜筒之间设有检测区；处理单元，与光谱仪连接，用于根据光谱仪的测量结果获取位于待测件的测量区上产生的双折射偏振光之间的光程差，并根据光程差与内应力值的对应关系获取测量区的内应力值。进一步地，测量装置还包括：拉伸装置，包括两并排设置的第一连接板，以及分别固定连接两第一连接板的两个连接轴，两连接轴平行设置，两第一连接板之间还设有位于检测区且用于共同夹持标准件或待测件的两个夹持器，两夹持器皆滑动连接于两连接轴上；其中一夹持器与相邻的第一连接板之间连接有拉力传感器，另一夹持器与相邻的第一连接板之间设有拉杆且拉杆可沿支撑杆的轴向位移地设置在第一连接板上；处理单元与拉力传感器连接，用于根据拉力传感器的测量结果以及光谱仪的测量结果获得光程差与内应力值的对应关系。进一步地，第一镜筒内还设有滤光片，滤光片位于白光光源与起偏器之间；第一镜筒内还设有波片，以及位于第二镜筒内的分光器以及摄像头，分光器和摄像头沿白光光源的光线方向顺次设置；光谱仪的光线采集端朝向分光器的反射光输出端设置。进一步地，测量装置还包括移动机构，移动机构包括底座，滑动连接于底座的第一滑动件，以及沿连接杆的轴向方向滑动连接于第一滑动件的第二滑动件，第二滑动件的滑动方向与第一滑动件的滑动方向垂直；第二滑动件上固定连接有位于两连接杆两侧的第二连接板，第一镜筒与第二镜筒分别连接于对应的第二连接板上。进一步地，移动机构还包括用于驱动第一滑动件往复滑动的第一驱动器，以及用于驱动第二滑动件往复滑动的第二滑动器；处理单元分别与第一驱动器和第二驱动器连接，用于控制第一驱动器与第二驱动器的运动，以带动第一镜筒和第二镜筒同步进行平面移动。进一步地，第二连接板上设有套筒，第一镜筒与第二镜筒皆可沿远离或靠近连接杆的方向滑动设置于对应的套筒内。本申请提供的非晶体透明材料内应力的测量方法及测量装置，通过采用偏振光干涉方法与光谱分析方法的结合以获取偏振光的光程差与内应力值之间的对应关系，并通过该对应关系反向获取非晶体透明材料的内应力值，实现了对非晶体透明材料内应力的定量测量。同时，采用光谱分析的方法进行测量，避免了现有技术中色干涉法颜色比对中由于人工及显示设备颜色系统标度偏差，提高了测量精度。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本申请实施例提供的非晶体透明材料内应力的测量方法的流程图；图2为本申请实施例提供的非晶体透明材料内应力的测量装置的结构框图；图3为本申请实施例提供的非晶体透明材料内应力的测量装置的结构示意图；图4为本申请实施例提供的拉伸装置的结构侧视图；图5为本申请实施例提供的拉伸装置的结构立体图；图6为规格为3mm×20mm有机玻璃的标准件在具有22.8MPa内应力时的透射归一化光谱Q3(λ)；图7为规格为3mm×20mm有机玻璃的标准件中内应力值与光程差之间的对应关系图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。请参考附图1，本申请提供一种非晶体透明材料内应力的测量方法，包括：S20：对待测件上的测量区施加偏振光，获取偏振光在待测件上产生的双折射偏振光之间的光程差，并根据光程差与内应力值的对应关系获取测量区的内应力值。待测件内部存有内应力，在光学性能上是各向异性体，偏振光通过待测件时产生双折射现象以分解成振动方向相互垂直的的两束线偏振光，该两束线偏振光即为双折射偏振光。在本实施例中，通过测出测量区上双折射偏振光之间的光程差，根据光程差与内应力值的对应关系获取测量区的内应力值。在某些优选的实施例中，在步骤上S20之前还包括：S10：对标准件施加偏振光，测量标准件在具有不同内应力值时偏振光在标准件上产生的双折射偏振光之间的光程差，并获取光程差与内应力值的对应关系。其中，标准件是指内部无内应力，且在光学性能上是各向同性体，光在其中的传播方向由折射定律唯一确定。偏振光通过它时不产生任何变化。标准件可以是具有内应力的非晶体透明材料经过热处理后形成。非晶体透明材料包括但不限于无机玻璃、有机玻璃材料或其它复合材料。在本优选的实施例中，首先对标准件施加作用力使其内部形成内应力，且该内应力均匀分布在标准件上。偏振光进入标准件内时发生双折射以形成双折射偏振光。通过测量出双折射偏振光之间的光程差，就可得知此光程差对应的作用力值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非晶体透明材料内应力的测量方法，其特征在于，包括：S20：对待测件上的测量区施加偏振光，获取所述偏振光在所述待测件上产生的双折射偏振光之间的光程差，并根据光程差与内应力值的对应关系所述获取测量区的内应力值。

【技术特征摘要】
1.一种非晶体透明材料内应力的测量方法，其特征在于，包括：S20：对待测件上的测量区施加偏振光，获取所述偏振光在所述待测件上产生的双折射偏振光之间的光程差，并根据光程差与内应力值的对应关系所述获取测量区的内应力值。2.根据权利要求1所述的非晶体透明材料内应力的测量方法，其特征在于，在步骤上S20之前还包括：S10：对标准件施加所述偏振光，测量所述标准件在具有不同内应力值时所述偏振光在所述标准件上产生的双折射偏振光之间的光程差，并获取所述光程差与内应力值的对应关系。3.根据权利要求1所述的非晶体透明材料内应力的测量方法，其特征在于，所述待测件上分布有多个所述测量区。4.根据权利要求2所述的非晶体透明材料内应力的测量方法，其特征在于，所述S10具体包括：S11：对标准件施加偏振光，分别测量所述偏振光在所述标准件具有不同内应力值时的透射光谱Q2(λ)，再根据公式1分别获取所述偏振光的透射归一化光谱Q3(λ)，所述公式1为：Q0(λ)为偏振光源光谱，Q1(λ)为环境背景光的光谱；S12：根据公式2获取所述透射归一化光谱Q3(λ)与光程差δ的对应关系，并获取所述光程差与内应力值的对应关系，所述公式2为：a、b、c皆为常数，λ为单色光的波长值。5.根据权利要求4所述的非晶体透明材料内应力的测量方法，其特征在于，所述偏振光由白光光源发出的自然光经过起偏器形成，并通过光谱仪测得所述偏振光源光谱Q0(λ)；所述白光光源关闭后，通过光谱仪测得所述环境背景光的光谱Q1(λ)。6.根据权利要求2所述的非晶体透明材料内应力的测量方法，其特征在于，通过对所述标准件施加不同的作用力，以使所述标准件具有不同的内应力值，其中内应力值与作用力值相同。7.根据权利要求1所述的非晶体透明材料内应力的测量方法，其特征在于，所述光程差与内应力值的对应关系为线性正相关关系。8.一种用于权利要求1-7任意一项所述的非晶体透明材料内应力的测量方法的测量装置，所述测量装置包括：第一镜筒，内部设有白光光源以及沿所述白光光源的光线方向顺次设置的起偏器、透光狭缝；第二镜筒，与所述第一镜筒共轴设置，内部设有沿所述白光光源的光线方向顺次设置的检偏器和光谱仪，所述第一镜筒与所述第二镜筒之间设有检测区...

【专利技术属性】
技术研发人员：衡月昆，李楠，蔡志岩，刘术林，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11