【技术实现步骤摘要】
偏振同轴照明激光剪切散斑干涉测量系统及其测量方法
[0001]本专利技术属于光学无损检测
,特别涉及一种偏振同轴照明激光剪切散斑干涉测量系统及其测量方法方法。
技术介绍
[0002]工程材料受外界环境因素变化引起的应变等相关参数的测量在许多工程学科中都很重要,了解构件或结构在荷载作用下的行为,可以帮助工程师们设计新的轻型结构,研究成型和连接技术,或者研发新材料,验证计算固体力学模型。除此之外,许多新型复合材料因其强度高且重量低,在航天工业甚至汽车工业中受到了广泛的青睐。然而,多数复合材料如玻璃纤维增强材料、碳纤维增强材料和蜂窝结构材料,通常具有多层结构,相比于传统材料更容易存在内部缺陷,特别是层间的分离、皱褶、裂纹等缺陷,会降低复合材料的力学性能,甚至会造成严重的后果。因此,无论是材料的各种应变测量还是缺陷检测,都需要一种高精度的检测技术进行辅助。
[0003]由于接触式测量将不可避免地对材料表面造成新的损伤,虽然其测量精度较高,但是当测量面积较大的材料时,此类方法所需时间将显著增加,严重影响材料生产与测试效率。因此,无损检测(Non
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Destructive Testing,NDT)技术在生产过程的质量监控过程中应用更为广泛。相比于接触式测量,NDT具有实时、全视场、非接触和高灵敏度等优势。随着近年来测试技术的不断发展,光学NDT技术例如全息术、电子散斑干涉术、数字剪切散斑干涉术、数字图像相关术在各行各业的检测系统中大放异彩。其中,数字剪切散斑干涉术由于其设置简单、可直接测量应变、对 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种偏振同轴照明激光剪切散斑干涉测量系统,其特征在于:包括参数标定模块,用于产生两束平行光束垂直照明样品,作为标定激光,标定测量视场尺寸与剪切量;偏振同轴照明成像模块,至少包括成像镜组(7)和紧贴该成像镜组(7)表面的狭缝(8),用于产生线偏振光,并获取两束标定激光同时照明样品的未剪切强度图像,以及获取平行光束分别经过两剪切光路的强度图像;剪切干涉探测模块,至少包括由焦距相同的第一透镜(1001)和第二透镜(1002)组成4f系统、分光棱镜(11)、第一平面反射镜(13)和第二平面反射镜(14)、探测器(17)以及供第二平面反射镜(14)放置的机械移相装置,所述的4f系统将所述的成像镜组(7)所成实像传递到探测器(17),经样品反射的漫反射光在自由空间内传输,通过狭缝(8)、成像镜组(7)与第一透镜(1001)后的散射光场经分光棱镜(11)分为透射光与反射光,所述的透射光经第二平面反射镜(14)反射,原路返回再经分光棱镜(11)反射作为参考光,所述的反射光经一定角度倾斜放置的第一平面反射镜(13)反射后发生偏折,再经所述的分光棱镜(11)透射后作为剪切光,所述的参考光与剪切光在重叠区域内干涉,并由探测器(17)采集;控制采集处理模块,用于控制机械移相装置按固定步长移动,控制探测器(17)记录加载前后样品散斑图像数据,利用软件处理分析数据,获得样品的应变与离面形变分布。2.根据权利要求1所述的偏振同轴照明激光剪切散斑干涉测量系统,其特征在于:所述的参数标定模块,包括标定激光器(101)、光纤分束器(2)、第一准直镜(301)和第二准直镜(302);所述的标定激光器(101)产生的激光经过光纤分束器(2)分为两束,分别经过第一准直镜(301)和第二准直镜(302),输出平行光束垂直照明样品(9),两束平行光束的出射点与两个准直镜高度相等且间距已知;光束直径远小于样品(9)的尺寸,用于标定测量视场与剪切量。3.根据权利要求1所述的偏振同轴照明激光剪切散斑干涉测量系统,其特征在于:所述的偏振同轴照明成像模块,包括线偏振输出激光器(102)、扩束器(4)、二分之一波片(501)、四分之一波片(502)、偏振分光棱镜(6)、成像镜组(7)、狭缝(8);所述的线偏振输出激光器(102)产生的线偏振光出射,由扩束器(4)转换为发散光束,经过二分之一波片(501)转换为s光,由偏振分光棱镜(6)反射,经过四分之一波片(502)和成像镜组(7)照明样品(9),漫反射光在自由空间内传输,经过狭缝(8)、成像镜组(7)与四分之一波片(502),转换为p光经过偏振分光棱镜(6)透射。4.根据权利要求1所述的偏振同轴照明激光剪切散斑干涉测量系统,其特征在于:所述的剪切干涉探测模块,包括第一透镜(1001)和第二透镜(1002)、分光棱镜(11)、第一光闸(1201)和第二光闸(1202)、第一平面反射镜(13)和第二平面反射镜(14)、机械移相装置、探测器(17);第一透镜(1001)和第二透镜(1002)组成4f系统,将成像镜组(7)所成实像传递到探测器(17);经过成像镜组(7)与第...
【专利技术属性】
技术研发人员:李杰,巴荣声,周信达,徐兆锐,郑垠波,丁磊,柴立群,许乔,徐宏磊,那进,
申请(专利权)人:中国工程物理研究院激光聚变研究中心,
类型:发明
国别省市:
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