[发明专利]基于散斑干涉原理的应力测试装置及应力集中测试方法

权利要求书

1.基于散斑干涉原理的应力测试装置，其特征在于：它包括数字CCD相机（1）、四个准直扩束镜（2）、单模激光器（3）、光纤耦合器（4）、光纤分束器（5）和计算机（6），

所述单模激光器（3）发射的激光通过光纤耦合器（4）耦合后，经光纤送至光纤分束器（5），光纤分束器（5）将一束激光分成四束激光，并将所述四束激光分别经光纤送至四个准直扩束镜（2），

四个准直扩束镜（2）发射的四束准直平行激光光束照射在被测试件表面形成散斑场，

所述的四个准直扩束镜（2）两两对称分布，四个准直扩束镜（2）分为两组，每组包括两个准直扩束镜（2），每组中的两个准直扩束镜（2）发射的两束光束分别位于被测表面法线两侧、并且所述两束光束与法线的夹角相同，所述的两束光束互为物光和参考光，每个准直扩束镜（2）的镜头与被测试件表面的距离相等；

其中一组准直扩束镜（2）发出的两束光束与被测试件表面法线共面于xoz平面，另一组准直扩束镜（2）发出的两束光束与被测试件表面法线共面于yoz平面；所述xoz平面与yoz平面相互垂直；

数字CCD相机（1）用于拍摄被测试件表面的散斑场，数字CCD相机（1）的数据输出端与计算机（6）的数据输入端连接。

2.根据权利要求1所述的基于散斑干涉原理的应力测试装置，其特征在于：所述的数字CCD相机（1）采用130万像素的工业相机，且该相机的镜头为显微放大镜头。

3.根据权利要求1所述的基于散斑干涉原理的应力测试装置，其特征在于：单模激光器（3）是单模氦氖激光器。

4.根据权利要求1所述的基于散斑干涉原理的应力测试装置，其特征在于：光纤分束器（5）是一分四保偏分束器。

5.基于权利要求1所述的散斑干涉原理的应力测试装置的应力集中测试方法，其特征在于：它包括下述步骤：

步骤一、开启一组准直扩束镜（2）发射的两束准直平行激光光束l₁和l₂照射在被测试件表面形成散斑场x1，

步骤二、通过数字CCD相机（1）采集被测试件表面的散斑场x1，并将该散斑场x1发送至计算机（6），关闭该组准直扩束镜（2）；

步骤三、开启另外一组准直扩束镜（2）发射的两束准直平行激光光束l₃和l₄照射在被测试件表面形成散斑场y1；

步骤四、通过数字CCD相机（1）采集被测试件表面的散斑场y1，并将该散斑场y1发送至计算机（6），关闭该组准直扩束镜（2）；

步骤五、对被测试件施加一个载荷，使得被测试件表面产生弹性变形，被测试件表面的散斑场发生变化；

步骤六、开启步骤一所述的一组准直扩束镜（2），该组准直扩束镜（2）发射的两束准直平行激光光束l₁和l₂照射在被测试件表面形成散斑场x2，通过数字CCD相机（1）采集被测试件表面的散斑场x2，并将该散斑场x2发送至计算机（6），关闭该组准直扩束镜（2）；

步骤七、开启步骤三所述的一组准直扩束镜（2），该组准直扩束镜（2）发射的两束准直平行激光光束l₃和l₄照射在被测试件表面形成散斑场y2，通过数字CCD相机（1）采集被测试件表面的散斑场y2，并将该散斑场y2发送至计算机（6），关闭该组准直扩束镜（2）；

步骤八、计算机（6）对加载前后的散斑场x1和散斑场x2进行运算处理，获得沿光束l₁和l₂方向的位移e；同理，计算机（6）对加载前后的散斑场y1和散斑场y2进行运算处理，获得沿光束l₃和l₄方向的位移c，根据两个相互正交方向上的位移e和c，采用弹性力学和材料力学公式，获得被测试件表面应力场分布状态的信息。