[发明专利]用于介电材料中应力的表征方法

权利要求书

1.一种用于介电材料中应力的表征方法，其特征在于，包括：

步骤a.经由平行调制、第一前偏振调制、聚焦调制对源太赫兹波进行第一调制并使其穿过试样的一区域后经由平行调制、第一后偏振调制、聚焦调制后作为第一信号被接收；

步骤b.经由平行调制、第二前偏振调制、聚焦调制对源太赫兹波进行第二调制并使其沿经第一调制后的太赫兹波相同的方向穿过试样的上述区域后经由平行调制、第二后偏振调制、聚焦调制后作为第二信号被接收；

步骤c.计算第一信号与第二信号的幅值差异，从而获得在该区域的两个主光轴的方向和在所述两个主光轴方向上的折射率差，以表征该区域的主应力差的强度及其方向；

其中，所述第一前偏振调制与第一后偏振调制的调制方向彼此正交，并且所述第二前偏振调制与第二后偏振调制的调制方向也彼此正交；

所述第一前偏振调制与第二前偏振调制的偏振方向不同。

2.如权利要求1所述的表征方法，其特征在于，步骤a和步骤b均在暗场环境中进行。

3.如权利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述源太赫兹波为经由时域太赫兹系统所发射的太赫兹波，其频率0.2-3THz。

4.如权利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述区域为直径为3mm-7mm的圆形区域。

5.如权利要求1所述的表征方法，其特征在于，试样的所述区域的主应力差为Δσ＝Δn/C，其中，Δσ为第一主应力方向与第二主应力方向上的主应力差，Δn为两个主光轴方向上的折射率差，C为在所述太赫兹波的作用下该材料的应力光学系数，其中，两个主应力的方向与两个主光轴的方向一致。

6.如权利要求1至5中任一项所述的表征方法，其特征在于，穿过试样后被接收的太赫兹波的电场信号的幅值为

其中，f为源太赫兹波的频率，d为试件的厚度，c为光速，θ为试件中第一主应力的方向，为前偏振调制的方向；所述的第一主应力的方向θ与主应力差Δσ为待测量，所述的穿过试样后被接收的太赫兹波的电场信号的幅值为实验测量量。

7.如权利要求6所述的表征方法，其特征在于，在第一偏振调制方向为0，第二偏振调制方向为π/4的情况下，记所述的第一信号的幅值为A₁，第二信号的幅值为A₂，所述第一主应力的方向θ为

并且所述主应力差为

或

或者，所述主应力差可通过求得。

8.如权利要求5至7中任一项所述的表征方法，其特征在于，在所述太赫兹波的作用下该材料的应力光学系数C可通过查表或标定实验确定；或者，材料的应力光学系数C通过下述标定实验测得：

步骤a.经由平行调制、标定前偏振调制、聚焦调制对源太赫兹波进行调制并使其穿过试样的一区域后经由平行调制、标定后偏振调制、聚焦调制后作为标定信号被接收；

步骤b.对一已知应力分布的区域的试件进行步骤a所述的标定测量，其中，所述的已知应力分布的区域为四点弯加载的纯弯曲区域或拉伸加载的均匀应力区域；

步骤c.计算标定信号的幅值差异，从而获得在该区域的两个主光轴的方向及在所述两个主光轴方向上的折射率差，结合步骤b所述的已知应力分布，计算材料的应力光学系数C；

其中，所述标定前偏振调制与标定后偏振调制的调制方向彼此正交，并且所述标定前偏振调制与水平方向呈45°。

9.如权利要求8所述的表征方法，其特征在于，已知的主应力差Δσ，第一主应力方向θ和被接收的太赫兹波的电场信号A求得，所述的应力光学系数C为