[发明专利]多物理场载荷下微结构力学行为偏振参数成像系统与方法

权利要求书

1.一种多物理场载荷下微结构力学行为偏振参数成像系统，其特征在于，包括成像光路、温度加载装置和静力加载装置；

所述成像光路置于隔振台上，用于采集不同偏振角度的光强图像以及对这些图像进行后续图像处理，包括依次设置的激光光源、扩束镜、起偏器、1/4波片、待测微结构、第一透镜、第二透镜、偏振相机；所述偏振相机可以同时并多次采集带有0°、45°、90°、135°偏振信息的图像，并传输至图像处理系统；

所述温度加载装置用于对待测微结构的表面进行加热和恒温控制；

所述静力加载装置用于对待测微结构施加静力载荷；

所述图像处理系统用于对采集到的不同偏振角度的光强图像进行图像处理后，得到的相位差图像、相位角图像、Stokes参数图像。

2.根据权利要求1所述的多物理场载荷下微结构力学行为偏振参数成像系统，其特征在于，所述图像处理系统处理过程为：

将采集到的不同方向偏振的光强图像进行Stokes参数图像处理：

相位差δ为：

方位角为：

其中S₀为光束的总强度，S₁为线水平偏振光与线垂直偏振光的强度差，S₂为线垂直偏振+45°偏振光分量与线垂直偏振-45°偏振光分量的强度差，S₃为右旋圆偏振光与左旋圆偏振光的强度差；δ是水平方向偏振光和垂直方向偏振光的相位差；E_ox和E_oy分别是沿X轴和Y轴输出光的振幅；I_RCP为右旋圆偏振光的强度图像，I_LCP为左旋圆偏振光的强度图像。

3.根据权利要求1所述的多物理场载荷下微结构力学行为偏振参数成像系统，其特征在于，所述温度加载装置采用高温陶瓷加热片10作为温控元件，直流稳压电压源11作为激励源，数显式微型温度传感器12作为温度信号采集装置。

4.根据权利要求1所述的多物理场载荷下微结构力学行为偏振参数成像系统，其特征在于，所述静力加载装置由三维载物平台13与数显式推拉力计14组成，数显式推拉力计14设置三维载物平台13上。

5.一种多物理场载荷下微结构力学行为偏振参数成像系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、调试光路：调整各光学器件之间的距离，直到偏振相机采集到的图像能够在计算机上清晰地显示；

步骤2、布置温度加载装置与静力加载装置，待测微结构可以被经扩束镜扩束后的光线完全覆盖；

步骤3、施加载荷与图像采集：通过温度加载装置对待测微结构下表面进行加热操作，同时通过静力加载装置对待测微结构上表面进行压力加载操作，得到由偏振相机采集的受载状态下的待测微结构多幅不同方向偏振的光强图像；

步骤4、图像处理：对采集到的不同偏振角度的光强图像进行Stokes参数图像处理，得到的相位差图像、相位角图像、Stokes参数图像。

6.根据权利要求5所述的多物理场载荷下微结构力学行为偏振参数成像系统，其特征在于，步骤4图像处理过程为：

将采集到的不同方向偏振的光强图像进行Stokes参数图像处理：

相位差δ为：

方位角为：

其中S₀为光束的总强度，S₁为线水平偏振光与线垂直偏振光的强度差，S₂为线垂直偏振+45°偏振光分量与线垂直偏振-45°偏振光分量的强度差，S₃为右旋圆偏振光与左旋圆偏振光的强度差；δ是水平方向偏振光和垂直方向偏振光的相位差；E_ox和E_oy分别是沿X轴和Y轴输出光的振幅；I_RCP为右旋圆偏振光的强度图像，I_LCP为左旋圆偏振光的强度图像。