光學(xué)非接觸應(yīng)變測量是一種利用光學(xué)原理和傳感器技術(shù),對物體表面的應(yīng)變進行非接觸式測量的方法。技術(shù)特點——非接觸性:無需在物體表面安裝傳感器或夾具,避免了傳統(tǒng)接觸式測量方法對物體表面的損傷和測量誤差。高精度:隨著光學(xué)技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展,光學(xué)非接觸應(yīng)變測量的精度不斷提高,可以滿足高精度測量的需求。實時性:可以實時監(jiān)測物體表面的應(yīng)變變化,提供動態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)。全場測量:可以實現(xiàn)物體表面的全場應(yīng)變測量,獲得更較全的應(yīng)變分布信息。適用范圍廣:適用于各種材料和形狀的物體,包括高溫、高壓等惡劣環(huán)境下的測量。 光學(xué)非接觸應(yīng)變測量利用光學(xué)原理和方法,在不與被測物體直接接觸的情況下,測量物體的應(yīng)變情況。福建三維全場非接觸式變形測量
刻寫在光纖上的光柵傳感器自身抗剪能力很差,在應(yīng)變測量的應(yīng)用中,需要根據(jù)實際需要開發(fā)相應(yīng)的封裝來適應(yīng)不同的基體結(jié)構(gòu),通常采用直接埋入式、封裝后表貼式、直接表貼等方式。埋入式一般是將光纖光柵用金屬或其他材料封裝成傳感器后,將其預(yù)埋進混凝土等結(jié)構(gòu)中進行應(yīng)變測量,如橋梁、樓宇、大壩等。但在已有的結(jié)構(gòu)上進行監(jiān)測只能進行表貼,如現(xiàn)役飛機的載荷譜監(jiān)測等。無論是哪種封裝形式,由于材料的彈性模量以及粘帖工藝的不同,在應(yīng)變傳遞過程必將造成應(yīng)變傳遞損耗,光纖光柵所測得的的應(yīng)變與基體實際應(yīng)變不一致。 浙江VIC-2D非接觸式應(yīng)變測量系統(tǒng)三維應(yīng)變測量技術(shù)常用的光學(xué)方法有光柵片法、激光干涉儀法和數(shù)字圖像相關(guān)法(DIC)等。
在橋梁靜動載試驗時,如何減小應(yīng)變測試中的各種干擾因素,提高檢測效率和測量數(shù)據(jù)的可信度,是長期以來工程師們一直在苦苦探索的問題。經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān),終于研發(fā)成功了一種可裝配式多用途應(yīng)變測量傳感器,成功地應(yīng)用在了多座橋梁的靜動載試驗中,有效地解決了橋梁靜動載試驗中應(yīng)變測量時遇到的一系列問題,特別是惡劣環(huán)境下的應(yīng)變測試問題。應(yīng)變片由兩個相同的敏感柵重疊配置,可以抵消所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)噪聲。導(dǎo)線采用絞合線,同樣可以抵消感應(yīng)噪聲,因此該應(yīng)變片不易受交變磁場的影響。
典型系統(tǒng)介紹——PMLABDIC-3D非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng):該系統(tǒng)由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與東南大學(xué)共同開發(fā),采用非接觸式光學(xué)測量方法,可準(zhǔn)確測量物體的空間三維坐標(biāo)以及位移和應(yīng)變等數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)利用數(shù)字圖像處理基本原理,通過數(shù)字鏡頭采集圖像,拍攝試件變形前后表面形貌特征,識別被測物體表面結(jié)構(gòu),然后通過三維重建以及數(shù)字圖像相關(guān)性運算得出圖像各像素的對應(yīng)坐標(biāo)。上海VIC-Gauge3D視頻引伸計測量裝置:該裝置也是一種光學(xué)非接觸應(yīng)變測量設(shè)備,廣泛應(yīng)用于高溫環(huán)境下的應(yīng)變測量。通過比對已知應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)樣品,實現(xiàn)對設(shè)備的準(zhǔn)確校準(zhǔn),具有非接觸、實時監(jiān)測等優(yōu)點。 電阻應(yīng)變測量(電測法)是實驗應(yīng)力分析中使用較廣和適應(yīng)性比較強的方法之一。
振弦式應(yīng)變測量傳感器的研究起源于20世紀(jì)30年代,其工作原理如下:鋼弦在一定的張力作用下具有固定的自振頻率,當(dāng)張力發(fā)生變化時其自振頻率也會隨之發(fā)生改變。當(dāng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)變時,安裝在其上的振弦式傳感器內(nèi)的鋼弦張力發(fā)生變化,導(dǎo)致其自振頻率發(fā)生變化。通過測試鋼弦振動頻率的變化值,能夠計算得出測點的應(yīng)力變化值。振弦式應(yīng)變測量傳感器的特點是具有較強的抗干擾能力,在進行遠距離輸送時信號失真非常小,測量值不受導(dǎo)線電阻變化以及溫度變化的影響,傳感器結(jié)構(gòu)相對簡單、制作與安裝過程比較方便。 在汽車制造中,剛學(xué)非接觸應(yīng)變測量技術(shù)可用于檢測輪胎、發(fā)動機、車身和底盤等關(guān)鍵部位的應(yīng)變變化。西安VIC-Gauge 3D視頻引伸計應(yīng)變測量系統(tǒng)
光學(xué)非接觸應(yīng)變測量主要依賴于光學(xué)測量技術(shù),如數(shù)字全息術(shù)、激光測振儀、數(shù)字圖像相關(guān)法(DIC)等。福建三維全場非接觸式變形測量
三維應(yīng)變測量技術(shù)對于塑性材料研究是非常重要的工具,它采用可移動式非接觸測量頭,可方便地整合應(yīng)用到靜態(tài)、動態(tài)、高速和高溫等測量環(huán)境中,可詳細地測量材料存在的復(fù)雜特性,甚至可用于材料的力學(xué)實驗,例如杯突實驗、抗拉實驗、拉彎實驗以及剪切實驗。比傳統(tǒng)的應(yīng)變計測量,可以獲得更詳細的數(shù)據(jù)信息,可對數(shù)字仿真做更詳細的對比和評價。結(jié)合光、電、計算機等技術(shù)的優(yōu)點,光學(xué)三維測量技術(shù)達到了非接觸性、無破壞性、精度和分辨率高以及測量速度快的特點,在彈性塑性材料等特殊測量領(lǐng)域受到很大的關(guān)注。 福建三維全場非接觸式變形測量