【技术实现步骤摘要】
一种透明材料残余应力的无损检测系统及方法
本专利技术涉及材料检测
，尤其涉及一种透明材料残余应力的无损检测系统及方法。
技术介绍
在影响材料质量和结构寿命的因素中，应力这一因素起着至关重要的作用。材料内应力是指在外界作用消除后，仍存于材料中并保持自相平衡的应力，又称作残余应力。材料中的内应力按来源一般分为热应力、结构应力和机械应力，这些应力会引起材料发生翘曲或扭曲变形，产生开裂，甚至导致材料失效，而材料应力的检测可以反映材料本身的状态及潜在的问题，因此具有十分重要的研究和应用意义。材料内应力的检测方法按照检测工艺对材料破坏性可分为有损检测与无损检测。其中内应力有损检测方法的实质是通过对样品局部的微小破坏去除约束，使得内应力得到全部或部分释放，从而产生局部位移或应变以实现对内应力的测量。相比有损检测方法，无损检测方法更有其自身显著的优势，主要体现在无损检测方法不会造成待检测透明材料自身结构的破坏，在完成应力检测后也不会影响材料的正常使用，因此更受青睐。在航空航天舷窗玻璃、潜水器舷窗玻璃、有机玻璃大型结构、电真空玻...
【技术保护点】
1.一种透明材料残余应力的无损检测系统，其特征在于，包括：/n光源发生装置，用于产生可见光束；/n系数标定机构，用于对待检测透明材料标准件的应力光学系数进行标定；/n检测装置，包括沿入射光方向依次设置的起偏器、样品支撑结构和检偏器，其光路与放置于所述样品支撑结构中的所述待检测透明材料测试件的主平面垂直，用于接收所述可见光束，以及，用于测试获得所述起偏器的偏振方向和检偏器的偏振方向分别处于多组不同的角度时对应的预设波段范围的多个光谱；所述起偏器的偏振方向和检偏器的偏振方向正交；/n处理器，用于根据获得的所述多个光谱确定待检测透明材料测试件残余应力的方向，以及，基于所述多个光谱...
【技术特征摘要】
1.一种透明材料残余应力的无损检测系统，其特征在于，包括：
光源发生装置，用于产生可见光束；
系数标定机构，用于对待检测透明材料标准件的应力光学系数进行标定；
检测装置，包括沿入射光方向依次设置的起偏器、样品支撑结构和检偏器，其光路与放置于所述样品支撑结构中的所述待检测透明材料测试件的主平面垂直，用于接收所述可见光束，以及，用于测试获得所述起偏器的偏振方向和检偏器的偏振方向分别处于多组不同的角度时对应的预设波段范围的多个光谱；所述起偏器的偏振方向和检偏器的偏振方向正交；
处理器，用于根据获得的所述多个光谱确定待检测透明材料测试件残余应力的方向，以及，基于所述多个光谱中光谱幅值最大的光谱，通过数值拟合法拟合获得对应的光程差，进而基于该光程差以及标定获得的应力光学系数计算得到待检测透明材料测试件的残余应力的大小。
2.根据权利要求1所述的无损检测系统，其特征在于，所述系数标定机构还用于测试获得测试环境本底光强、可见光束入射该系数标定机构时对应的预设波段范围内不同波长的出射光的光强；
所述处理器还用于，根据可见光束入射该系数标定机构时对应的预设波段范围内不同波长的出射光的光强，建立不同波长的出射光与对应的光强间的函数关系。
3.根据权利要求1或2所述的无损检测系统，其特征在于，所述处理器进一步用于：
确定所述多个光谱中光谱幅值最大的光谱对应的起偏器偏振方向所处的角度，并确定与该角度顺时针相差45°的角所对应的第一方向和与该角度逆时针相差45°的角所对应的第二方向；
所述检测装置还用于，当所述检测装置的光路绕所述第一方向旋转第一预设角度时，测量获得预设波段范围的第一光谱，以及当所述检测装置的光路绕所述第一方向旋转第二预设角度时，测量获得预设波段范围的第二光谱；
所述处理器还用于，比较所述第一光谱和第二光谱，当所述第一光谱和第二光谱一致时，则判定所述第一方向为待检测透明材料测试件的残余应力的方向，否则，所述第二方向为待检测透明材料测试件的残余应力的方向。
4.根据权利要求2所述的无损检测系统，其特征在于，所述处理器进一步用于：
基于所述多个光谱中光谱幅值最大的光谱，采用下述公式拟合获得光程差：
基于该光程差以及标定获得的应力光学系数，采用下述公式计算得到待检测透明材料测试件的残余应力的大小：
其中，λ表示光谱幅值最大的光谱中的波长，I(λ)表示与该波长对应的光强，IBG(λ)表示测试环境本底光强，a(λ)2表示不同波长的出射光与对应的光强间的函数关系，δ表示对应的光程差，C表示标定获得的应力光学系数，d表示待...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓宇，衡月昆，李兆涵，王贻芳，
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
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