[发明专利]基于光学显微的一点应变测量方法

说明书

本发明公开了一种基于光学显微的一点应变测量方法，包括：基于光学显微设备对介质被测点进行高倍率放大摄像或拍照，获得被测点局部范围高像素细观特征图像，在图像中选择若干个特征点，将特征点相连获得特征线段；测量特征线段在初始时刻的线段长度及其与坐标轴正方向夹角，计算夹角的余弦值；测量特征线段在后续某一时刻的线段长度，计算特征线段相比于初始时刻长度的相对变化量；基于一点的应变状态与该点任意方向正应变之间的关系式计算被测点的应变，获得应变测量结果。本发明解决了电阻式应变测量方法应变片覆盖面积大、环境适应性差、测试精度低、不适用用导电液体环境等问题。

技术领域

本发明属于应变测量领域，特别是涉及一种基于光学显微的一点应变测量方法。

背景技术

一点的应变测量通常由电阻式应变花进行测量，每个应变花包含不少于3个不同方向的应变片，为了保证测量精度电阻应变片的长度普遍大于1cm。因此，每个应变片测得的应变应为应变片覆盖范围沿应变片长度方向的平均正应变，进而由应变计算得到的一点应变近似为应变花覆盖区域的平均应变值，因此，电阻应变测量方法无法精确获得微小区域的真实应变。

由于电阻式应变测量需将应变片与被测介质采用粘结剂进行紧密粘贴，介质在变形过程中一定程度上会受到粘结剂和电阻式应变片的束缚，其并非是完全自由变形状态，尤其是测量对象为质地较软时，这种影响将非常显著，导致错误的测量结果。若介质处于潮湿环境或介质不致密时，电阻式应变片粘贴效果难以保障，进而产生错误的测试数据，甚至致使测试失败。当被测介质浸于导电的液体中时(如充水钻孔、海上轮船底部等)，电阻式应变无法进行直接测量，必须临时封隔出干燥腔体进行测量，给测试工作带来的很大的困难。即便如此，由于腔体内介质不受液体压力作用，其应变状态与正常工作条件时并不相同。电阻式应变花为一次性测量元件，大量测量时其成本相对较大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了如下方案：基于光学显微的一点应变测量方法，包括：

基于光学显微设备对介质被测点进行高倍率放大摄像或拍照，获得被测点局部范围高像素细观特征图像，在图像中选择若干个特征点，将所述特征点相连获得特征线段，基于所述特征线段获得特征线段集；

测量所述特征线段在初始时刻的线段长度及所述特征线段与坐标轴正方向夹角，计算夹角的余弦值；

基于所述特征线段在后续某一时刻的线段长度与所述特征线段在初始时刻的线段长度，计算特征线段相比于初始时刻长度的相对变化量；

基于所述特征线段长度的相对变化量、一点的应变状态与该点任意方向正应变之间的关系，计算被测点的应变，获得应变测量结果。

优选地，所述光学显微设备的放大倍率在1倍～100000倍之间连续可调。

优选地，所述特征图像像素不低于100万。

优选地，所述特征线段的长度及所述特征线段与坐标轴正方向之间的夹角基于所述光学显微设备或图像分析软件的虚拟标尺、标记和像素点位置识别功能实现。

优选地，所述特征点为与被测介质固接且同步变形的可分辨物理特征点，至少包括尖点、凹点、散斑、颜色。

优选地，所述特征线段为从一个特征点中心位置至另一个特征点中心位置的直线段。

优选地，所述若干个特征点为特征点数量满足两两相连所得的特征线段中不平行线段数量不少于3条；

所述特征线段集为根据需要连接任意两个特征点得到的特征线段的集合，且不平行线段数量不少于3条。

优选地，所述相对变化量在数值上等于被测点应变在线段方向上的正应变，其计算表达式为：