多功能云纹干涉及制栅系统技术方案

本发明专利技术提出一种多功能云纹干涉及制栅系统，属于光测力学、变形检测技术领域，该系统包括激光器、分光耦合器、干涉光路系统、图像采集系统、加载及六维调节装置以及带有观察窗的高温炉。本发明专利技术通过更换不同角度的楔形反射镜和场镜，来实现常温、高温条件下对试件u、v两个位移场的高精度实时测量和高质量光栅的制作，本发明专利技术具有结构紧凑、光路简单、使用方便、多灵敏度、可制作单向光栅或正交光栅等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光测力学、变形检测
，具体涉及一种多功能云纹干涉及制栅系统。
技术介绍
云纹干涉法作为一种非接触、全场的位移和应变测量方法，得到了广泛的应用。相比云纹法，云纹干涉法具有灵敏度高、条纹反差好、分辨率高、适应性强、可实时观测等优点，尤其是近年来随着细观力学研究的深入和新材料的不断发展，云纹干涉法已作为一种重要的试验方法发挥着越来越重要的作用。云纹干涉仪是云纹干涉法的主要设施，自1970年云纹干涉法出现以来得到迅速发展，美国IBM公司推出了手提式工程云纹干涉仪，戴福隆研制了三维云纹干涉仪(中国专利技术专利申请号200410000005. O)，张熹发展了二维云纹干涉仪(中国专利技术专利申请号200510025444. I),陈巨兵开发了面内三方向云纹干涉仪(中国专利技术专利申请号200510027941. 5)，然而这些云纹干涉仪都只具有常温条件下的测量功能，而且需要依靠其他方法在试件表面制得光栅。近年来，云纹干涉仪向着集成化，多灵敏度发展，一些多功能的云纹干涉仪相继研制成功。戴福隆研制了高温云纹干涉变形测量系统(中国专利技术专利申请号200810119805.2)和多灵敏度制栅云纹干涉仪(中国专利技术专利申请号200910119932. 7)，其中，高温云纹干涉变形测量系统能在高温条件下测量材料的变形行为，多灵敏度制栅云纹干涉仪兼具制作光栅和测量材料变形行为的功能。然而，至今仍没有一种云纹干涉系统能兼具测量常温、高温条件下材料变形行为和光栅制作的功能。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本专利技术的目的在于提出一种具有集常温、高温条件下实时变形测量和光栅制作的多功能云纹干涉及制栅系统。根据本专利技术实施例的多功能云纹干涉及制栅系统包括激光器I、分光耦合器2、干涉光路系统3、图像采集系统4、加载及六维调节装置5和带有观察窗的高温炉36，其特征在于所述的干涉光路系统3中含有制作24001 ine/_的u场光栅和测量常温条件下的u场位移的光路、制作24001ine/_的v场光栅和测量常温条件下的v场位移的光路、制作12001ine/mm的u场光栅和测量高温条件下的u场位移的光路、制作12001ine/_的v场光栅和测量高温条件下的V场位移的光路，其中，所述制作24001ine/_的u场光栅和测量常温条件下的u场位移的光路依次通过分光耦合器2中的开关控制器6、第一光纤耦合器7后，经第一光纤分光器9分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过u场第一反射镜11、u场第一准直透镜13、u场第一楔形反射镜15后入射到常温试件28表面,另一束依次经过u场第二反射镜12、u场第二准直透镜14、u场第二楔形反射镜16后入射到常温试件28表面；所述制作24001ine/mm的v场光栅和测量常温条件下的v场位移的光路依次通过分光稱合器2中的开关控制器6、第二光纤稱合器8后,经第二光纤分光器10分光,分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过V场第一反射镜19、V场第一准直透镜21、V场第一楔形反射镜23后入射到常温试件28表面，另一束依次经过V场第二反射镜20、v场第二准直透镜22、v场第二楔形反射镜24后入射到常温试件28表面；所述制作12001ine/mm的u场光栅和测量高温条件下的u场位移的光路依次通过分光耦合器2中的开关控制器6、第一光纤稱合器7后，经第一光纤分光器9分光,分两束分别进入干涉光路系统3, —束依次经过u场第一反射镜11、u场第一准直透镜13、u场高温第一楔形反射镜30后入射到高温试件35表面，另一束依次经过u场第二反射镜12、u场第二准直透镜14、u场高温第二楔形反射镜31后入射到高温试件35表面，其中测量高温条件下的u场位移的光路要通过带有观察窗的高温炉36 ;所述制作12001ine/mm的v场光栅和测量高温条件下的v场位移的光路依次通过分光稱合器2中的开关控制器6、第二光纤稱合器8后,经第二光纤分光器10分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过V场第一反射镜19、V场第一准直透镜21、v场高温第一楔形反射镜32后入射到高温试件35表面，另一束依次经过V场第二反射镜20、V场第二准直透镜22、V场高温第二楔形反射镜33后入射到高温试件35表面，其中测量高温条件下的V场位移的光路要通过带有观察窗的高温炉36 ;所述制作24001ine/_的u场光栅和测量常温条件下的u场位移的光路、制作24001ine/_的v场光栅和测量常温条件下的V场位移的光路在常温试件28表面发生干涉形成干涉图像，经常温场镜27被图像采集系统4采集。制作12001ine/_的u场光栅和测量高温条件下的u场位移的光路、制作12001 ine/mm的v场光栅和测量高温条件下的v场位移的光路在高温试件35表面发生干涉形成干涉图像，经高温场镜29被图像采集系统4采集。在本专利技术的一个实施例中，所述分光耦合器2中的开关控制器6、第一光纤耦合器7、第二光纤耦合器8被封装在暗盒中。在本专利技术的一个实施例中，所述的干涉光路系统3中的u场第一反射镜Il、u场第二反射镜12、u场第一准直透镜13、u场第二准直透镜14、u场第一楔形反射镜15、u场第二楔形反射镜16、u场第一调整座17、u场第二调整座18、u场高温第一楔形反射镜30、u场高温第二楔形反射镜31布置在yz平面内，V场第一反射镜19、V场第二反射镜20、v场第一准直透镜21、V场第二准直透镜22、V场第一楔形反射镜23后、V场第二楔形反射镜24、V场第一调整座25、V场第二调整座26、V场高温第一楔形反射镜32后、v场高温第二楔形反射镜33布置在xy平面内，常温场镜27、高温场镜29布置在xz平面内，上述部件被封装在暗箱中。在本专利技术的一个实施例中，所述的u场第一楔形反射镜15、u场第二楔形反射镜16、v场第一楔形反射镜23、v场第二楔形反射镜24、u场高温第一楔形反射镜30、u场高温第二楔形反射镜31、V场高温第一楔形反射镜32、V场高温第二楔形反射镜33背面均带有长方体卡块，u场第一调整座17、u场第二调整座18、V场第一调整座25、V场第二调整座26具有与卡块配合的卡槽，u场第一楔形反射镜15、u场高温第一楔形反射镜30通过u场第一调整座I7更换，u场第二楔形反射镜16、u场高温第二楔形反射镜31通过u场第二调整座18更换，V场第一楔形反射镜23、v场高温第一楔形反射镜32通过V场第一调整座25更换，V场第二楔形反射镜24、V场高温第二楔形反射镜33通过V场第二调整座26更换，调整座通过螺钉固定在箱壁上，调整座的角度均可通过旋钮调节。在本专利技术的一个实施例中，u场第一反射镜11、u场第二反射镜12、u场第一准直透镜13、u场第二准直透镜14、u场第一楔形反射镜15、u场第二楔形反射镜16、u场第一调整座17、u场第二调整座18、u场高温第一楔形反射镜30、u场高温第二楔形反射镜31绕对称轴L对称分布,V场第一反射镜19、V场第二反射镜20、V场第一准直透镜21、V场第二准直透镜22、V场第一楔形反射镜23后、V场第二楔形反射镜24、v场第一调整座25、v场第二调整座26、v场高温第一楔形反射镜32后、V场高温第二楔形反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能云纹干涉及制栅系统，包括：激光器（1）、分光耦合器（2）、干涉光路系统（3）、图像采集系统（4）、加载及六维调节装置（5）和带有观察窗的高温炉（36），其特征在于：所述的干涉光路系统（3）中含有制作2400line/mm的u场光栅和测量常温条件下的u场位移的光路、制作2400line/mm的v场光栅和测量常温条件下的v场位移的光路、制作1200line/mm的u场光栅和测量高温条件下的u场位移的光路、制作1200line/mm的v场光栅和测量高温条件下的v场位移的光路，其中，所述制作2400line/mm的u场光栅和测量常温条件下的u场位移的光路依次通过分光耦合器（2）中的开关控制器（6）、第一光纤耦合器（7）后，经第一光纤分光器（9）分光，分两束分别进入干涉光路系统（3），一束依次经过u场第一反射镜（11）、u场第一准直透镜（13）、u场第一楔形反射镜（15）后入射到常温试件（28）表面，另一束依次经过u场第二反射镜（12）、u场第二准直透镜（14）、u场第二楔形反射镜（16）后入射到常温试件（28）表面；所述制作2400line/mm的v场光栅和测量常温条件下的v场位移的光路依次通过分光耦合器（2）中的开关控制器（6）、第二光纤耦合器（8）后，经第二光纤分光器（10）分光，分两束分别进入干涉光路系统（3），一束依次经过v场第一反射镜（19）、v场第一准直透镜（21）、v场第一楔形反射镜（23）后入射到常温试件（28）表面，另一束依次经过v场第二反射镜（20）、v场第二准直透镜（22）、v场第二楔形反射镜（24）后入射到常温试件（28）表面；所述制作1200line/mm的u场光栅和测量高温条件下的u场位移的光路依次通过分光耦合器（2）中的开关控制器（6）、第一光纤耦合器（7）后，经第一光纤分光器（9）分光，分两束分别进入干涉光路系统（3），一束依次经过u场第一反射镜（11）、u场第一准直透镜（13）、u场高温第一楔形反射镜（30）后入射到高温试件（35）表面，另一束依次经过u场第二反射镜（12）、u场第二准直透镜（14）、u场高温第二楔形反射镜（31）后入射到高温试件（35）表面，其中测量高温条件下的u场位移的光路要通过带有观察窗的高温炉（36）；所述制作1200line/mm的v场光栅和测量高温条件下的v场位移的光路依次通过分光耦合器（2）中的开关控制器（6）、第二光纤耦合器（8）后，经第二光纤分光器（10）分光，分两束分别进入干涉光路系统（3），一束依次经过v场第一反射镜（19）、v场第一准直透镜（21）、v场高温第一楔形反射镜（32）后入射到高温试件（35）表面，另一束依次 经过v场第二反射镜（20）、v场第二准直透镜（22）、v场高温第二楔形反射镜（33）后入射到高温试件（35）表面，其中测量高温条件下的v场位移的光路要通过带有观察窗的高温炉（36）；所述制作2400line/mm的u场光栅和测量常温条件下的u场位移的光路、制作2400line/mm的v场光栅和测量常温条件下的v场位移的光路在常温试件（28）表面发生干涉形成干涉图像，经常温场镜（27）被图像采集系统（4）采集。制作1200line/mm的u场光栅和测量高温条件下的u场位移的光路、制作1200line/mm的v场光栅和测量高温条件下的v场位移的光路在高温试件（35）表面发生干涉形成干涉图像，经高温场镜（29）被图像采集系统（4）采集。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴福隆，谢惠民，戴相录，王怀喜，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：