云南全場非接觸式應(yīng)變測量裝置

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展，材料研究人員正在致力于研發(fā)更輕、更堅固、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，還可以為科研實驗人員提供可靠的非接觸式應(yīng)變測量解決方案，從而增強科研實驗室的創(chuàng)新能力，以滿足應(yīng)用材料科學(xué)快速發(fā)展的需求。在高溫材料測試實驗室中，對新材料的性能測試是非常重要的。因此，在測量設(shè)備、數(shù)據(jù)收集和分析計算等方面，實驗數(shù)據(jù)的高可靠性至關(guān)重要。光學(xué)非接觸應(yīng)變測量技術(shù)是一種非常有效的方法，可以實時、準(zhǔn)確地測量材料在高溫環(huán)境下的應(yīng)變情況。這種測量方法不只可以避免傳統(tǒng)接觸式測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)變測量技術(shù)基于光學(xué)原理，通過測量材料表面的形變來推導(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)境下進行測量。通過使用高分辨率的相機和先進的圖像處理算法，可以實現(xiàn)對材料表面形變的精確測量，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。云南全場非接觸式應(yīng)變測量裝置

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

對于公路監(jiān)測而言，通常存在目標(biāo)占地面積大、監(jiān)測環(huán)境惡劣、復(fù)雜以及檢測技術(shù)要求高的情況。因此，采用常規(guī)方式進行公路變形監(jiān)測不能有效保障監(jiān)測有效性，且勞動強度大，需要監(jiān)測人員花費大量時間投入，自動化方面也存在欠缺。然而，運用GNSS技術(shù)可以解決這些問題。GNSS技術(shù)是一種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，通過接收多顆衛(wèi)星發(fā)射的信號來進行定位。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)省勞動力并將監(jiān)測提升到自動化程度。研究表明，采用GNSS實施水平位移觀測時，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GNSS技術(shù)可以準(zhǔn)確監(jiān)測到公路的微小變形，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，為公路維護和管理提供重要依據(jù)。即使在高程測量下，GNSS技術(shù)也能夠?qū)⒕瓤刂圃?0厘米之內(nèi)，滿足公路監(jiān)測的要求。

光學(xué)應(yīng)變測量技術(shù)具有獨特的全場測量能力，相比傳統(tǒng)的應(yīng)變測量方法，它能夠在被測物體的整個表面上獲取應(yīng)變分布的信息。這種全場測量的能力使得光學(xué)應(yīng)變測量技術(shù)在結(jié)構(gòu)分析和材料性能評估中具有獨特的優(yōu)勢，能夠提供更全部、準(zhǔn)確的應(yīng)變數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的應(yīng)變測量方法通常只能在有限的測量點上進行測量，無法提供全場的應(yīng)變信息。這限制了我們對結(jié)構(gòu)和材料的全部了解。而光學(xué)應(yīng)變測量技術(shù)通過使用光學(xué)傳感器，可以實現(xiàn)對整個表面的應(yīng)變測量。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)變測量技術(shù)還具有快速、實時的特點。傳統(tǒng)的應(yīng)變測量方法通常需要較長的測量時間，并且無法實時獲取應(yīng)變數(shù)據(jù)。而光學(xué)應(yīng)變測量技術(shù)可以實現(xiàn)快速、實時的測量，能夠在短時間內(nèi)獲取大量的應(yīng)變數(shù)據(jù)。這使得光學(xué)應(yīng)變測量技術(shù)在動態(tài)應(yīng)變分析和實時監(jiān)測中具有普遍的應(yīng)用前景。總之，光學(xué)應(yīng)變測量技術(shù)具有全場測量能力，能夠提供更全部、準(zhǔn)確的應(yīng)變數(shù)據(jù)。它還具有快速、實時的特點，適用于動態(tài)應(yīng)變分析和實時監(jiān)測。這使得光學(xué)應(yīng)變測量技術(shù)在結(jié)構(gòu)分析和材料性能評估中具有獨特的優(yōu)勢，并具有普遍的應(yīng)用前景。光學(xué)非接觸應(yīng)變測量對環(huán)境的振動和干擾有一定要求，可以通過隔振措施或選擇穩(wěn)定的測量環(huán)境來減小其影響。

鋼材性能的測量主要涉及裂紋、孔洞、夾渣等方面，而焊縫的檢測則主要關(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題。對于鉚釘或螺栓，主要檢查漏焊、漏檢、錯位、燒穿、漏焊、未焊透以及焊腳尺寸等。檢驗方法包括外觀檢驗、X射線、超聲波、磁粉、滲透性等。超聲波在金屬材料檢測中要求頻率高，功率不需要過大，因此具有高檢測靈敏度和測試精度。超聲檢測通常采用縱波檢測和橫波檢測（主要用于焊縫檢測）。在使用超聲檢查鋼結(jié)構(gòu)時，需要注意測量點的平整度和光滑度。超聲波檢測是一種非接觸的檢測方法，通過將超聲波傳入被測物體中，利用超聲波在材料中的傳播特性來檢測材料的內(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)，因此可以通過分析超聲波的傳播特性來判斷材料的質(zhì)量。在超聲波檢測中，縱波檢測主要用于檢測材料的內(nèi)部缺陷，如裂紋、孔洞等；橫波檢測主要用于檢測焊縫的質(zhì)量，如夾渣、氣泡等。通過分析超聲波的反射、折射和散射等特性，可以確定缺陷的位置、形狀和大小，從而評估材料的質(zhì)量。雖然光學(xué)非接觸應(yīng)變測量存在局限性，但通過在不同平面上投射多個光柵，可以實現(xiàn)多個方向上的應(yīng)變測量。全場三維非接觸測量

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

光纖光柵傳感器的光柵在應(yīng)變測量中存在抗剪能力較差的問題。為了適應(yīng)不同的基體結(jié)構(gòu)，需要開發(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)埋進混凝土等結(jié)構(gòu)中進行應(yīng)變測量，例如在橋梁、樓宇、大壩等工程中。然而，對于已有的結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測時，只能進行表貼式封裝，例如對現(xiàn)役飛機的載荷譜進行監(jiān)測。無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)變測量中的應(yīng)變傳遞過程必然會造成應(yīng)變傳遞損耗，導(dǎo)致光纖光柵所測得的應(yīng)變與基體實際應(yīng)變不一致。因此，在進行光學(xué)非接觸應(yīng)變測量時，需要考慮這種應(yīng)變傳遞損耗的影響。為了解決這個問題，可以采取一些措施來減小應(yīng)變傳遞損耗。例如，在封裝過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。云南全場非接觸式應(yīng)變測量裝置