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激光干涉全场测试技术及其工程应用

导读: 本文介绍了利用激光干涉全场测试应力和强度的技术;整套系统综合利用了最先进的光电子和计算机技术成就;

  本文介绍了利用激光干涉全场测试应力和强度的技术;整套系统综合利用了最先进的光电子和计算机技术成就;灵敏度达4800线/mm,实现了等位移线的全场自动采集、瞬时冻结、适时处理等,可快速提取应变、应力和应力强度因子等,获得丰富信息;解决了在工程现场应用的问题,并实现了仪器化和智能化。

  1引言

  目前在油田现场上广泛应用的电测技术属于点测法,而在应力分布比较复杂、危险点位置难于确定的许多情况下,都愈来愈要求采用能给出全场位移、应变的光测方法。云纹法虽然能进行实时的静动态载荷下的全场位移测试,且结构也比较简单,但它的灵敏度比较低(栅线密度一般为2~50线/毫米),一般只限于测10-2~10-3的应变。云纹干涉法由于它把栅线密度增加到600~4000线/毫米,因此灵敏度便提高了几十倍,但它对环境的要求比较高(必须在暗室和防震台上进行),试验结果和数据处理还须繁重的人工劳动,因此它基本上只局限于在实验室内应用。本文提出的正常光照下的亚动态云纹干涉法把高灵敏度和简易的设备结合了起来,具有降低对测试环境要求、简化技术、降低测试成本等特点,全部实验结果都可由计算机自动打出。实验证明,该方法能可靠地测试井下采油工具的结构强度、材料力学性能等多方面的性质。

  2激光干涉全场测试系统的基本要求及设置

  全场测试的现代光测技术要在工程测试中获得应用,必须解决以下几个问题:(1)不要求在暗室进行;(2)允许测试环境存在常见的机械振动;(3)设备小型化,便于携带;(4)操作方便,可实时获得测试结果。传统观念的云纹干涉法,都认为必须在暗室进行,因此没考虑环境光照等对云纹条纹对比度的影响。本文介绍的正常光照下的云纹干涉法,采用的是最新提出的包括影响对比度的偏置量的干涉云纹光场强度表达式。对非两次曝光即用电子采集的实时法时,试件变形前后双光束的衍射波的位相相同,并以Φ1、Φ2代表试件变形后双衍射波的相位,且略去变形前后振幅变化,即:

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