[发明专利]基于比率荧光技术的发光光弹性涂层应变测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于比率荧光技术的发光光弹性涂层应变测量系统及方法，包括激发光波发生系统、第一二色分光镜、待测构件、检偏镜、第二二色分光镜、第一发射光采集系统、第二发射光采集系统和数据处理器；所述待测构件表面设有发光光弹性涂层，所述发光光弹性涂层中设有能够被同一波长激发的两种荧光材料；所述激发光波发生系统产生激发光波射向发光光弹性涂层，两种荧光材料受激产生发射光波，发射光波经第二二色分光镜分离形成反射光束O_Ⅰ和透射光束O_Ⅱ，第一发射光采集系统和第二发射光采集系统分别采集反射光束O_Ⅰ和透射光束O_Ⅱ的参数，同时传输至数据处理器。有益效果：本发明能够消除外部环境因素对测量结果的影响，提高测量精度。

技术领域

本发明涉及一种涂层应变测量系统及方法，特别涉及一种将比率荧光技术应用于发光光弹性涂层对构件表面全场应变分布进行测量的系统及方法，属于实验应变分析技术领域。

背景技术

传统光弹性涂层贴片法是先在待测构件表面粘贴一层如环氧树脂等制成的应变敏感的透明薄片，再通过光弹仪观察测定等差线(表示主应变差)和等倾线(表示主应变方向)，获取构件表面全场应变分布的实验应变分析方法。由于其不但具有直观、形象、实时、全场等特点；同时，又可以测弹性、塑性、弹-塑性以及疲劳断裂等多种情况下的应变场，所以被众多领域所采用。

为了克服传统光弹性涂层贴片法在实际应用中所存在的费时、基底加强效应、复杂的数据处理过程等诸多局限性，美国佛罗里达大学(University of Florida)JamesPaul Hubner博士所领导的研究小组，提出了一种新的用于实验应变分析的发光光弹性涂层方法以及他们的专利技术US20040066503(A1)(Method and apparatus for measuringstrain using a luminescent photoelastic coating：应用发光光弹性涂层测量应变的方法与装置)和US20060192177(A1)(Essentially thickness independent single layerphotoelastic coating：厚度无关的单层发光光弹性涂层应变测量方法)。他们通过对发光光弹性涂层中添加的荧光材料，在受到入射圆偏振光波激发时，受激发射的荧光信号图像的采集与处理，测量构件表面的全场应变分布。在上述专利技术中，构件表面的应变分布分析是采用的单波长荧光分析方法，即通过科学级CCD采集发光光弹性涂层中的荧光材料在单一波长处的荧光信号强度图像，获取涂层的光学应变响应，再由实验测量到的涂层光强偏振系数求得涂层面内最大剪应变。而涂层的光强偏振系数是与基底表面反射、激发光波强度及入射角、测量仪器和环境等多因素有关的实验参数，其实验的测量结果直接受激发光波光强时间上的不稳定性、空间上的不均匀性影响，并导致了的应变分析结果的精度的降低。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于比率荧光技术的发光光弹性涂层应变测量系统及方法；本发明通过发光光弹性涂层中添加两种不同的荧光材料，利用外界环境对两种荧光材料的影响相同，采用两种材料的强度比率来削弱甚至消除外部环境因素的变化对测量结果的影响，提高测量精度。

技术方案：一种基于比率荧光技术的发光光弹性涂层应变测量系统，包括激发光波发生系统、第一二色分光镜、待测构件、检偏镜、第二二色分光镜、第一发射光采集系统、第二发射光采集系统和数据处理器；所述待测构件表面设有发光光弹性涂层，所述发光光弹性涂层中设有能够被同一波长激发的第一荧光材料和第二荧光材料；