[发明专利]一种双显微数字散斑应变测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及结构件的应力、应变的测量方法，尤其是应用光电子技术的应变测量方法。

背景技术

在我国众多公路网中，存在成千上万大大小小的在役桥梁需要进行安全检测。同时每年都有大量新建桥梁需要通过质量安全验收。目前，虽然已经有X射线、CT、超声波探测及在构件内埋设光纤等检测手段对建筑物关键部位的应力、应变进行检。然而，由于测试量大，测试成本高，许多技术在工程现场难于实现，以至于目前仍然大量采用贴应变片一类传统电测检测手段对桥梁的承载能力进行测试。由于该方法需要在大型桥梁上布置成百上千的测试点进行维护调试测量，从而使得检测周期长，检测费用高，需要浪费大量的财力、人力、物力，对于在役桥梁的安全检测更是无法展开。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双显微数字散斑应变测量方法，其检测周期短，资源耗费量少；检测费用低，经济效益可观；实施方便，便于广泛应用。

解决本发明的技术问题所采用的方案是：将两个为一组的带显微镜头的CCD装于固定平台上，测量时在被测物表面制作散斑场，由双CCD同步采集被测物两点间标距内的受载前、后的散斑图像，传输入PC机中由相关处理软件进行运算，得到被测物的力学参量。

本发明的技术方案还包括：显微镜的镜筒上带有调焦装置，它由镜筒上组装的调焦导轨和调焦手轮连接而成，可方便地调整焦距，在CCD上获取被测点的最佳图象；当对建筑构件进行测量时，CCD的固定平台须与待测构件成一个统一体，可以消除震动对测量精度的影响。

本发明双显微数字散斑应变测量方法中所涉及的数字散斑相关运算的基本思想是由CCD摄像机记录被测物体变形前后的两幅散斑图，经计算机A/D转换得到两个灰度场，在变形前物体表面某点P的灰度场为P(x，y)，在变形后物体表面的灰度场为P(x+u，y+v)，其中u、v为变形位移量。现在的问题将变形测量问题转化为两个灰度场的相关搜索和相关识别的数值计算过程来实现物体变形中位移量u和v的测量。在作相关运算时，首先在变形前的散斑场中选定一个子集区A作为测量的参考子区域。然后，在变形后的散斑场中搜索与参考子区域相对应的子集B，子集大小为m×m像素。根据概率与统计理论，两子集相关系数定义为

若两子集完全相关，相关系数为C＝1，若有变形，相关系数会有所下降，测量中通过相关搜索找到相关系数C最大值时对应的变形量即为要求的实际变形位移量。按照上述数字散斑相关方法的基本思想完成散斑相关处理软件的编写，测量中只需将桥梁受载前后所采集到的两幅散斑图通过软件计算，便可得出桥梁因受载变形而产生的位移量。