云南全場(chǎng)非接觸式應(yīng)變測(cè)量裝置

為了在航空航天、汽車、焊接工藝等領(lǐng)域的材料研究中取得重大進(jìn)展，材料研究人員正在致力于研發(fā)更輕、更堅(jiān)固、更耐高溫的材料。這些材料的研發(fā)不只可以提高產(chǎn)品的性能和可靠性，還可以為科研實(shí)驗(yàn)人員提供可靠的非接觸式應(yīng)變測(cè)量解決方案，從而增強(qiáng)科研實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新能力，以滿足應(yīng)用材料科學(xué)快速發(fā)展的需求。在高溫材料測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)新材料的性能測(cè)試是非常重要的。因此，在測(cè)量設(shè)備、數(shù)據(jù)收集和分析計(jì)算等方面，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的高可靠性至關(guān)重要。光學(xué)非接觸應(yīng)變測(cè)量技術(shù)是一種非常有效的方法，可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)量材料在高溫環(huán)境下的應(yīng)變情況。這種測(cè)量方法不只可以避免傳統(tǒng)接觸式測(cè)量方法可能引起的干擾和損傷，還可以提供更全部、更精確的數(shù)據(jù)。光學(xué)非接觸應(yīng)變測(cè)量技術(shù)基于光學(xué)原理，通過(guò)測(cè)量材料表面的形變來(lái)推導(dǎo)出應(yīng)變信息。這種方法可以應(yīng)用于各種材料，包括金屬、陶瓷、復(fù)合材料等，并且可以在高溫環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)使用高分辨率的相機(jī)和先進(jìn)的圖像處理算法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料表面形變的精確測(cè)量，從而得到準(zhǔn)確的應(yīng)變數(shù)據(jù)。光學(xué)非接觸應(yīng)變測(cè)量的精度受到多種因素的影響，包括光源穩(wěn)定性、光學(xué)元件質(zhì)量和干涉圖案清晰度等。云南全場(chǎng)非接觸式應(yīng)變測(cè)量裝置

金屬應(yīng)變計(jì)的實(shí)際應(yīng)變計(jì)因子可以通過(guò)傳感器廠商或相關(guān)文檔獲取，通常約為2。實(shí)際上，應(yīng)變測(cè)量的量很少大于幾個(gè)毫應(yīng)變（10?3），因此必須精確測(cè)量電阻極微小的變化。例如，如果測(cè)試樣本的實(shí)際應(yīng)變?yōu)?00毫應(yīng)變，應(yīng)變計(jì)因子為2的應(yīng)變計(jì)可檢測(cè)的電阻變化為2 * (500 * 10??) = 0.1%。對(duì)于120Ω的應(yīng)變計(jì)，變化值只為0.12Ω。為了測(cè)量如此小的電阻變化，應(yīng)變計(jì)采用基于惠斯通電橋的配置概念。常見(jiàn)的惠斯通電橋由四個(gè)相互連接的電阻臂和激勵(lì)電壓VEX組成。當(dāng)應(yīng)變計(jì)與被測(cè)物體一起安裝在電橋的一個(gè)臂上時(shí)，應(yīng)變計(jì)的電阻值會(huì)隨著應(yīng)變的變化而發(fā)生微小的變化。這個(gè)微小的變化會(huì)導(dǎo)致電橋的電壓輸出發(fā)生變化，進(jìn)而可以通過(guò)測(cè)量輸出電壓的變化來(lái)計(jì)算應(yīng)變的大小。光學(xué)非接觸應(yīng)變測(cè)量是一種新興的測(cè)量技術(shù)，它利用光學(xué)原理來(lái)測(cè)量材料的應(yīng)變。這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)非接觸、高精度和高靈敏度的應(yīng)變測(cè)量。光學(xué)非接觸應(yīng)變測(cè)量通常使用光纖光柵傳感器或激光干涉儀等設(shè)備來(lái)測(cè)量材料表面的位移或形變，從而間接計(jì)算出應(yīng)變的大小。廣東三維全場(chǎng)數(shù)字圖像相關(guān)應(yīng)變測(cè)量光學(xué)應(yīng)變測(cè)量對(duì)環(huán)境中的振動(dòng)、溫度變化和光照等因素非常敏感，需要進(jìn)行相應(yīng)的環(huán)境控制和干擾抑制。

對(duì)于公路監(jiān)測(cè)而言，通常存在目標(biāo)占地面積大、監(jiān)測(cè)環(huán)境惡劣、復(fù)雜以及檢測(cè)技術(shù)要求高的情況。因此，采用常規(guī)方式進(jìn)行公路變形監(jiān)測(cè)不能有效保障監(jiān)測(cè)有效性，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，需要監(jiān)測(cè)人員花費(fèi)大量時(shí)間投入，自動(dòng)化方面也存在欠缺。然而，運(yùn)用GNSS技術(shù)可以解決這些問(wèn)題。GNSS技術(shù)是一種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，通過(guò)接收多顆衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)來(lái)進(jìn)行定位。由于GNSS技術(shù)在定位上精確度高，且不需要通視，能夠全天不間斷持續(xù)工作，因此在操作上能夠很大程度上節(jié)省勞動(dòng)力并將監(jiān)測(cè)提升到自動(dòng)化程度。研究表明，采用GNSS實(shí)施水平位移觀測(cè)時(shí)，能夠有效發(fā)現(xiàn)公路變形在2厘米以內(nèi)的位移矢量。這意味著，通過(guò)GNSS技術(shù)可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)到公路的微小變形，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題，為公路維護(hù)和管理提供重要依據(jù)。即使在高程測(cè)量下，GNSS技術(shù)也能夠?qū)⒕瓤刂圃?0厘米之內(nèi)，滿足公路監(jiān)測(cè)的要求。

光學(xué)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)具有獨(dú)特的全場(chǎng)測(cè)量能力，相比傳統(tǒng)的應(yīng)變測(cè)量方法，它能夠在被測(cè)物體的整個(gè)表面上獲取應(yīng)變分布的信息。這種全場(chǎng)測(cè)量的能力使得光學(xué)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)在結(jié)構(gòu)分析和材料性能評(píng)估中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠提供更全部、準(zhǔn)確的應(yīng)變數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的應(yīng)變測(cè)量方法通常只能在有限的測(cè)量點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量，無(wú)法提供全場(chǎng)的應(yīng)變信息。這限制了我們對(duì)結(jié)構(gòu)和材料的全部了解。而光學(xué)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)通過(guò)使用光學(xué)傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)表面的應(yīng)變測(cè)量。這意味著我們可以獲得更多的應(yīng)變數(shù)據(jù)，從而更好地了解結(jié)構(gòu)和材料的應(yīng)變分布情況。此外，光學(xué)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)還具有快速、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的應(yīng)變測(cè)量方法通常需要較長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間，并且無(wú)法實(shí)時(shí)獲取應(yīng)變數(shù)據(jù)。而光學(xué)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)快速、實(shí)時(shí)的測(cè)量，能夠在短時(shí)間內(nèi)獲取大量的應(yīng)變數(shù)據(jù)。這使得光學(xué)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)在動(dòng)態(tài)應(yīng)變分析和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中具有普遍的應(yīng)用前景?？傊鈱W(xué)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)具有全場(chǎng)測(cè)量能力，能夠提供更全部、準(zhǔn)確的應(yīng)變數(shù)據(jù)。它還具有快速、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)，適用于動(dòng)態(tài)應(yīng)變分析和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這使得光學(xué)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)在結(jié)構(gòu)分析和材料性能評(píng)估中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，并具有普遍的應(yīng)用前景。光學(xué)非接觸應(yīng)變測(cè)量對(duì)環(huán)境的振動(dòng)和干擾有一定要求，可以通過(guò)隔振措施或選擇穩(wěn)定的測(cè)量環(huán)境來(lái)減小其影響。

鋼材性能的測(cè)量主要涉及裂紋、孔洞、夾渣等方面，而焊縫的檢測(cè)則主要關(guān)注夾渣、氣泡、咬邊、燒穿、漏焊、未焊透以及焊腳尺寸不足等問(wèn)題。對(duì)于鉚釘或螺栓，主要檢查漏焊、漏檢、錯(cuò)位、燒穿、漏焊、未焊透以及焊腳尺寸等。檢驗(yàn)方法包括外觀檢驗(yàn)、X射線、超聲波、磁粉、滲透性等。超聲波在金屬材料檢測(cè)中要求頻率高，功率不需要過(guò)大，因此具有高檢測(cè)靈敏度和測(cè)試精度。超聲檢測(cè)通常采用縱波檢測(cè)和橫波檢測(cè)（主要用于焊縫檢測(cè)）。在使用超聲檢查鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，需要注意測(cè)量點(diǎn)的平整度和光滑度。超聲波檢測(cè)是一種非接觸的檢測(cè)方法，通過(guò)將超聲波傳入被測(cè)物體中，利用超聲波在材料中的傳播特性來(lái)檢測(cè)材料的內(nèi)部缺陷。超聲波的傳播速度和衰減特性與材料的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此可以通過(guò)分析超聲波的傳播特性來(lái)判斷材料的質(zhì)量。在超聲波檢測(cè)中，縱波檢測(cè)主要用于檢測(cè)材料的內(nèi)部缺陷，如裂紋、孔洞等；橫波檢測(cè)主要用于檢測(cè)焊縫的質(zhì)量，如夾渣、氣泡等。通過(guò)分析超聲波的反射、折射和散射等特性，可以確定缺陷的位置、形狀和大小，從而評(píng)估材料的質(zhì)量。雖然光學(xué)非接觸應(yīng)變測(cè)量存在局限性，但通過(guò)在不同平面上投射多個(gè)光柵，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向上的應(yīng)變測(cè)量。全場(chǎng)三維非接觸測(cè)量

光學(xué)非接觸應(yīng)變測(cè)量在高溫環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了非接觸式測(cè)量，提供了更便捷和精確的應(yīng)變監(jiān)測(cè)方法。云南全場(chǎng)非接觸式應(yīng)變測(cè)量裝置

光纖光柵傳感器的光柵在應(yīng)變測(cè)量中存在抗剪能力較差的問(wèn)題。為了適應(yīng)不同的基體結(jié)構(gòu)，需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的封裝方式，如直接埋入式、封裝后表貼式、直接表貼等。直接埋入式封裝通常將光纖光柵用金屬或其他材料封裝成傳感器后，預(yù)埋進(jìn)混凝土等結(jié)構(gòu)中進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量，例如在橋梁、樓宇、大壩等工程中。然而，對(duì)于已有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，只能進(jìn)行表貼式封裝，例如對(duì)現(xiàn)役飛機(jī)的載荷譜進(jìn)行監(jiān)測(cè)。無(wú)論采用哪種封裝形式，由于材料的彈性模量以及粘貼工藝的不同，光學(xué)非接觸應(yīng)變測(cè)量中的應(yīng)變傳遞過(guò)程必然會(huì)造成應(yīng)變傳遞損耗，導(dǎo)致光纖光柵所測(cè)得的應(yīng)變與基體實(shí)際應(yīng)變不一致。因此，在進(jìn)行光學(xué)非接觸應(yīng)變測(cè)量時(shí)，需要考慮這種應(yīng)變傳遞損耗的影響。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采取一些措施來(lái)減小應(yīng)變傳遞損耗。例如，在封裝過(guò)程中選擇合適的材料，具有較高的彈性模量，以提高傳感器的靈敏度和準(zhǔn)確性。此外，粘貼工藝也需要精確控制，以確保光柵與基體之間的接觸緊密，減小傳遞損耗。云南全場(chǎng)非接觸式應(yīng)變測(cè)量裝置