[发明专利]一种基于光干涉法测玻璃体应力的测量方法

权利要求书

1.一种基于光干涉法测玻璃体应力的测量方法，其特征在于，采用的测量装置的结构为：

包括外支撑架部、牛顿环仪部、砝码托盘部；

外支撑架部包括圆形的上端盖(5)，上端盖(5)通过铝杆a(6)与圆形的下端盖(7)连接，上端盖(5)的中心设有与上端盖(5)同轴的圆形凹槽；

牛顿环仪部包括底盖(2)，底盖(2)上表面设置有与底盖(2)同轴的环形凸台，底盖(2)的上方设置有压盖(1)，压盖(1)的下表面设置有与底盖(2)的凸台相匹配的凹槽，压盖(1)与底盖(2)之间设置有平凸透镜(3)和平板玻璃(10)，平凸透镜(3)嵌入压盖(1)的凹槽内，平板玻璃(10)嵌入底盖(2)的凸台上，且平板玻璃(10)与底盖(2)之间有间隙，底盖(2)嵌入上端盖(5)的凹槽内；

砝码托盘部包括铝杆b(8)，铝杆b(8)的一端依次穿过上盖(5)和压盖(1)，铝杆b(8)通过螺母(4)与压盖(1)连接，铝杆b(8)的另一端连接有底盘(9)；

所述上端盖(5)的半径和所述下端盖(7)的半径相等；

所述压盖(1)的凹槽的半径不小于所述底盖(2)的凸台的外径；

所述铝杆a(6)和所述铝杆b(8)均不少于3根；

所述铝杆a(6)通过螺纹分别与所述上端盖(5)、所述下端盖(7)连接；

所述铝杆b(8)的半径小于所述铝杆b(8)穿过所述压盖(1)开孔的半径；

所述铝杆b(8)与所述底盘(9)通过螺栓连接；

具体按照以下步骤实施：

步骤1、在压盖(1)的轴心上方放置与水平面成45度夹角的反射镜(12)，反射镜(12)的上方放置读数显微镜(13)，反射镜(12)的水平入射方向放置钠光源(11)；

步骤2、在底盘(9)上放置U型砝码；

步骤3、利用钠光源(11)发出钠黄光，钠黄光照到反射镜(12)，光线经过45度反射后，垂直入射到平凸透镜(3)中，经平凸透镜(3)的下表面和平板玻璃(10)的上表面反射的光线产生干涉条纹，再通过反射镜(12)上方设置的读数显微镜(13)得到干涉条纹的暗环对应的半径，然后通过受力分析和平板理论计算得到平板玻璃(10)受到的应力。

2.根据权利要求1所述的一种基于光干涉法测玻璃体应力的测量方法，其特征在于，所述步骤3中计算平板玻璃(10)受到的应力的具体过程为：

在距平板玻璃(10)中心的距离为r处，平板玻璃(10)的挠度ω为：

ω=σ8πDr2lg(r/a)+C3r2+C4,]]>

其中，D为平板的挠曲刚度，a表示平板玻璃(10)的半径，σ表示平板玻璃(10)所受的应力；

平板玻璃(10)边缘简支时，

C3=-σ16πD·3+μ1+μ,]]>

C4=σ16πD·3+μ1+μ·a2,]]>

代入平板玻璃(10)的挠度ω的计算公式，得：

ω=σ16πD[3+μ1+μ(a2-r2)+2r2lg(r/a)],]]>

其中，μ为泊桑比，

将lg(r/a)展开带入上式，并略去r⁶之后的项，得到平板玻璃(10)的挠度ω为：

ω≈σ16πD[(3+μ)a21+μ-16+10μ3(1+μ)r2+6ar3+1a2r4+23a3r5],]]>

平板玻璃(10)中心处的挠度最大为：

ωmax=3+μ1+μ·σa216πD,]]>

平板玻璃(10)变形前，距平板玻璃(10)中心的距离为r处，平板玻璃(10)与平凸透镜(3)之间的空气缝隙厚度e为：

e=r22R,]]>

其中，R为平凸透镜(3)的曲率半径，

平板玻璃(10)变形后，距平板玻璃(10)中心的距离为r处，平板玻璃(10)与平凸透镜(3)之间的空气缝隙厚度h为：

h＝e-(ω_max-ω)，

分别将略去r⁶之后的项得到平板玻璃(10)的挠度ω、平板玻璃(10)中心处的挠度ω_max、平板玻璃(10)变形前与与平凸透镜(3)之间的空气缝隙厚度e代入上式，并将r⁴和r⁵项略去，得：

h=r22R-σ16πD·16+10μ3(1+μ)r2+p16πD·6ar3,]]>

暗纹公式为：

h=12kλ,]]>

其中，k＝0，1，2，3，......，λ为钠黄光的波长，

上述两式相减得：

r22R-σ16πD·16+10μ3(1+μ)r2+p16πD·6ar3-12kλ=0,]]>

分别将r_k和r_k+m代入上式得：

rk22R-σ16πD·16+10μ3(1+μ)rk2+p16πD·6ark3-12kλ=0,]]>

rk+m22R-σ16πD·16+10μ3(1+μ)rk+m2+p16πD·6ark+m3-12(k+m)λ=0,]]>

两式相减并化简得到平板玻璃(10)所受的应力σ为：

σ=8πD(rk+m2-rk2-Rmλ)/[(16+10μ)R3(1+μ)(rk+m2-rk2)-6Ra(rk+m3-rk3)],]]>

其中，r_k为通过读数显微镜(13)读出的干涉条纹的第k级暗环半径，r_k+m为通过读数显微镜(13)读出的干涉条纹的第k+m级暗环半径。

3.根据权利要求2所述的一种基于光干涉法测玻璃体应力的测量方法，其特征在于，所述m取值为8-10。