[发明专利]一种透明材料应力光学系数的标定装置

说明书

本发明涉及一种透明材料应力光学系数的标定装置，属于材料检测技术领域，解决了现有标定装置复杂、使用场景受限且标定误差大的问题。该装置包括：拉力机构，用于对所述待检测透明材料标准件施加不同大小的轴向拉力；测试光路机构，用于接收可见光束，以及，获得测试环境本底光强、可见光束入射时对应的预设波段范围内不同波长的出射光的光强和待检测透明材料标准件处于不同大小的轴向拉力时对应的预设波段范围内出射光的光强；处理器，用于根据上述参数利用数值拟合法获得待检测透明材料标准件的内应力与光程差间的映射关系，进而对待检测透明材料标准件的应力光学系数进行标定，该装置结构简单、不受环境限制、标定精度高。

技术领域

本发明涉及材料检测技术领域，尤其涉及一种透明材料应力光学系数的标定装置。

背景技术

在影响材料质量和结构寿命的因素中，应力这一因素起着至关重要的作用。材料内应力是指在外界作用消除后，仍存于材料中并保持自相平衡的应力，又称作残余应力。材料中的内应力按来源一般分为热应力、结构应力和机械应力，这些应力会引起材料发生翘曲或扭曲变形，产生开裂，甚至导致材料失效，而材料应力的检测可以反映材料本身的状态及潜在的问题，因此具有十分重要的研究和应用意义。而材料的应力光学系数是进行材料应力检测的重要参数，应力光学系数的精确与否直接影响到材料应力检测结果。

现有的材料应力光学系数标定方法主要包括条纹级数法、热应力法，以及应力仪法。条纹级数法通过人工目测光场背景亮度来辅助调整偏振片角度，并通过人工目测条纹级数来辅助估算应力值，并基于该应力值拟合获得材料的应力光学系数；热应力法指的是采用电加热的方式，通过金属导热管和密封圈来形成温度场，产生稳定的轴对称热应力，使各向同性材料具有单轴晶体的光学效应；当自然光通过时，径向和切向偏振光产生不同的干涉条纹，测量干涉条纹变化数，即可获得材料的应力光学系数；应力仪法通过调整起偏器和检偏器之间的角度，测量相应的光谱，并根据光谱获得材料的应力光学系数，该应力仪法适用于暗室环境中，且起偏器和检偏器角度的调整必须借助外部单独的偏振片，并通过目测光场背景亮度来确认起偏器和检偏器是否调整到目标角度。

现有技术至少存在以下缺陷，一是条纹级数法主要通过人工目测确定偏振片角度以及应力值，存在很大误差，标定结果准确度低，且该方法对待检测材料样品的形状要求较高，必须是形状规则的光学圆片，因此增加了加工难度；二是热应力法采用电加热、金属导热管和密封圈来形成温度场，需要水冷功能和加热功能，导致装置的复杂性高，此外，测量过程中仍需人工目测干涉条纹的变化数，同样存在视觉误差的问题，导致标定结果不准确；三是采用应力仪法进行测量时，测试环境受限、需借助单独的偏振片对起偏器和检偏器的角度进行调整，并人工目测光场背景亮度来判断是否调整到位，调整过程复杂且存在视觉误差，标定结果误差大。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种透明材料应力光学系数的标定装置，用以解决现有技术中材料应力光学系数标定装置复杂、使用场景受限且标定误差大的问题。

本发明提供了一种透明材料应力光学系数的标定装置，包括：

拉力机构，包括用于放置待检测透明材料标准件的样品槽，用于对所述待检测透明材料标准件施加不同大小的轴向拉力；

光源发生装置，用于产生可见光束；

测试光路机构，包括沿入射光方向依次设置的聚焦透镜、起偏器、检偏器及衰减片，所述起偏器和检偏器均配置有对应的角度刻度盘，用于调整所述起偏器与检偏器的偏振方向；所述测试光路机构的光路与样品槽中放置的待检测透明材料标准件的主平面垂直，用于接收所述可见光束，以及，用于获得测试环境本底光强、可见光束入射时对应的预设波段范围内不同波长的出射光的光强和待检测透明材料标准件处于不同大小的轴向拉力时对应的预设波段范围内出射光的光强；