[发明专利]延伸的测量方法及非接触式激光延伸计

说明书

本发明涉及用激光非接触测量例如材料试验机的试验样品的伸缩量的方法及作为其装置的非接触式激光延伸计。

利用激光照射在试样表面得到的反射光，非接触地测定该试样的延伸量(或压缩量，下同)的方法，已经知道的有利用斑纹图案的方法、利用激光多普勒效应的方法以及在试验样品表面的两处做记号，同时用激光测定各记号的位置、随时算出这两个记号之间的距离的方法。

利用斑纹图案的方法，是在固定设定于试验样品上的一处测定两种斑纹图案，求出各互相关函数，以此算出斑纹图案各自的移动量，通过求出其差，使关于包含在斑纹图案各移动量计算结果中的平移量的信息互相抵消、只留下激光光点内的变形量(日本专利特公昭61-27681号)。

利用多普勒效应时根据下述原理计算出试验样品上两处之间的延伸量。即将具有不同波长的两种激光光束以某一角度交互照射于固定设定于试验样品上的一处，使其产生用两激光光束的频率差调制的干涉条纹。在这种状态下，一旦试验样品移动，根据多普勒效应干涉条纹的强度的调制频率只漂移与试验样品移动速度相对应的值，而利用这一现像求其移动速度，对其进行时间积分，可以求出激光光束照射位置的移动量。利用这一原理，求出试验样品两处的移动量，若计算出两者的差，即可求出试验样品上两处之间的延伸量。

又，在用激光分别测量贴在试验样品上的两个记号位置的方式中，使用多面反射镜等在试验样品的延伸方向上扫描照射激光光点，通过连续检测其反射光强度，从而求出各记号每一时刻的位置。根据这些记号的位置变化，求得试验样品两记号之间的延伸。

再者，本发明人已经提出利用斑纹图案，①求出试验样品两处的斑纹图案的移动量，通过计算出两者之差，消去包含于各移动量中的应变信息、计算出该两处之间的延伸或压缩量的技术，②用利用这样的斑纹图案或激光多普勒效应得出的、试验样品上两处的移动量的计算结果，使两处的激光照射位置跟踪试验样品的变形而改变、同时测定试验样品上两处之间的延伸的技术(日本专利特开平7-4928号)。

但是，在上述各种方式中，根据照射激光于试验样品上一个地方得到的两种斑纹图案计算变形量的方式得到的延伸量，只是激光光点内的延伸量，而试验样品的其他地方即使发生断裂等情况，其信息也不会在数据中得到反映，不仅如此，而且它与使用现有的接触式机械延伸计等的日本工业标准(JIS)依据的延伸概念相距甚远。

与此相反，求试验样品两处的斑纹图案的移动量、再求出该两移动量的差的、本发明人提出的第①种方式，或利用激光多普勒效应由试验样品两处的移动速度求出其各自的移动量，从两移动量的差求两处之间的延伸的方式得出的延伸量数据中反映出试验样品上两处之间广泛区域内的状况。

但是，根据这样的两处的斑纹图案的移动量或利用多普勒效应的试验样品两处的移动量信息求得的延伸，都是激光照射位置从试验开始后就没有变化，所以与JIS规定的延伸概念不同。也就是说，固定激光照射的两个位置得到的延伸，是以该照射位置之间的距离为GL、在相隔GL固定的两观测量点之间的试验样品移动量积分值，而与此相反，JIS的抗拉试验中规定的延伸，是表示最初设定的两点(标记点)间的距离GL，在试验后如何变化的变化率或变化量，两者的值并不等价。而且，像上面说的那样，使激光照射位置不变，计算该两点之间延伸的方式中，在试验样品延伸大的情况下，最初设定的两点，由于试验造成的试验样品延伸，有可能离开观测点，故还存在使测定不能正确进行的问题。

解决这些问题的，是前述由本发明者提出的技术(②。在该技术中，根据最初设定的两标记点每一时刻移动量的测定结果，因为改变各激光的照射位置，使其跟踪各标记点，所以有可能得到与已有的接触式机械延伸计相同的延伸测定结果，同时，因为扩大了激光照射位置的跟踪范围，也可以相应用于延伸大的试验样品。

但是，这种跟踪方式不仅需要使激光照射位置变化所需的复杂机构，装置的价格也高，而且由于跟踪用的机构的误差，存在测量结果有误差的缺点。

另一方面，在试验样品的两处贴标志、用激光测量各标志位置的方式，不产生这一类问题，但缺点是贴标志费事，而且有可能在试验进行中标志剥落。

鉴于存在上述情况，本发明的目的在于提供一种完全不必要在试验样品上做任何记号等，而且也不需要复杂的机构，又能适用于试验样品延伸大的情况，而且可以直接得到符合JIS的延伸测定结果的方法以及非接触式激光延伸计。