[发明专利]动态加载光测-电测混合实验系统及方法

权利要求书

1.一种动态加载光测-电测混合实验系统，包括光源器(1)，滤波片(2)，扩束镜(3)，凸透镜1(4)，偏振片1(5)，四分之一波片1(6)，试件加载台(7)，分光镜(9)，四分之一波片2(10)，偏振片2(11)，凸透镜2(12)，凸透镜3(13)，高速相机1(14)，高速相机2(15)，超动态应变仪(21)，数据采集仪(22)，桥盒(16-20)，触发应变片(25)，试件(27)，应变片，信号线。

2.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，在实验开始前，将两台电脑设置为接受断通信号或电信号为触发信号。当动态加载实验为落锤冲击时采用断通信号触发，试件加载台(7)上落锤与试件(27)接触时，断路转变为通路，此时由断到通的信号变化经触发线(26)同时触发高速相机1(14)和高速相机2(15)开始高速拍摄，此时高速相机1(14)发出触发信号由信号线传输给闪光灯(8)控制其闪光时刻与高速相机1(14)拍摄时段相匹配，试件(27)在动态冲击下使触发应变片(25)发生变形产生电信号，由信号线经桥盒传输至超动态应变仪(21)，由超动态应变仪(21)采集电测数据并将其存储于数据采集仪(22)中，再通过电脑1(23)将电信号提取出来。当动态冲击实验为爆破加载时采用电信号触发，在炸药药包附近贴触发应变片(25)，当药包爆炸瞬间，触发应变片(25)产生电信号经触发线(26)输出，其余过程与断通信号触发一致。

3.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，根据透射式光弹法的原理，不同频率的光会在不同的位置产生明暗相交的条纹，多种频率的光产生的条纹相互叠加，将不利于光弹条纹的准确观测，进而影响实验数据的准确分析，滤波片(2)将光源器(1)产生的白光过滤为单色光，使实验系统中的光频固定为某一个数值。

4.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，将光测与电测的四种实验方法相结合，同步记录试件在动态加载条件下裂纹的断裂过程，采集相关实验数据。

5.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，利用数字散斑和光弹条纹成像于同一平面，用高速相机1(14)完成数字散斑法和透射式光弹法两种实验的同步结合。

6.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，由于焦散线成像在试件平面外，利用分光镜(9)从主光路中分出一支光路单独调节，从而达到用高速相机1(14)、高速相机2(15)完成数字散斑法、透射式光弹法、透射式焦散线法三种实验方法的同步结合。

7.根据权利要求1-7任意所述的动态加载光测-电测混合实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，根据系统特性准备试件。准备具有双折射性的透光材料，用透明胶布沿长边的对称线包裹试件一侧，用细砂纸轻轻打磨未包裹的一侧，然后对未包裹的一侧先喷上一层薄薄的白漆，待白漆干透后，再将黑漆以雾状均匀喷洒，待黑漆干透后，试件(27)未包裹的一侧表面形成了均匀的散斑(28)。再在喷斑的这一侧另外一面贴上应变片，贴片位置应经过计算后准确测量再行贴片，过远或过近都会影响数据的准确性。贴片前先用无纺布蘸取酒精轻拭，再取适量应变片粘贴剂均匀覆盖需要粘贴的位置，放上应变片后应手压至少10秒，确认应变片已被固定后再继续贴下一片。应变片粘贴完毕后，取掉包裹另一侧的透明胶带。

其次，调试整个光路系统。保证主光路上光源器(1)，滤波片(2)，扩束镜(3)，凸透镜1(4)，偏振片1(5)，四分之一波片1(6)，试件(27)，分光镜(9)，四分之一波片2(10)，偏振片2(11)，凸透镜2(12)，高速相机1(14)在同一条线上，且滤波片(2)，扩束镜(3)，凸透镜1(4)，偏振片1(5)，四分之一波片1(6)，四分之一波片2(10)，偏振片2(11)，凸透镜2(12)的镜面相互平行，均处于竖直方向。分光镜(9)位于试件(27)和四分之一波片2(10)之间，分光镜(9)镜面与主光路光线入射方向夹角为45°，利用分光镜(9)使部分平行光发生偏转，产生副光路，通过凸透镜3(13)将光线汇聚到高速相机2(15)中。偏振片1(5)与偏振片2(11)的偏振轴应为垂直或者平行，四分之一波片1(6)的快慢轴应与偏振片1(5)的偏振轴呈45度夹角，四分之一波片2(10)的快轴与慢轴应分别与四分之一波片1(6)的慢轴与快轴重合，高速相机1(14)应将焦距调节至试件(27)表面，高速相机2(15)应将焦距调节至试件(27)前方一定位置。

然后，将闪光灯(8)与高速相机(14)用信号线相连接。

然后，连接电测系统。将应变片通过信号线分别连接至桥盒(16-20)，再从桥盒(16-20)用信号线连接出来按顺序接到超动态应变仪(21)的多个通道上，再通过信号线连接到数据采集仪(22)上，再通过信号线连接数据采集仪(22)和电脑1(23)。

然后将电脑1(23)和电脑2(24)设置为待触发状态，试件(27)中产生裂纹，两台相机被触发的同时传递触发信号至两台电脑，两台电脑自动记录透射式光弹数据，透射式焦散线数据，电测数据和数字散斑数据。