数码光弹仪是一种基于偏振光干涉原理的精密光学测量设备,广泛应用于材料力学性能测试、透明构件应力分析和工业无损检测等领域。其核心功能是通过捕捉材料内部因应力产生的双折射现象,生成直观的彩色条纹图(等色线),从而定量分析主应力差值。以下是规范的使用细节:
一、开机前准备与检查
1. 环境要求
确保实验室避光且无强气流干扰,避免阳光直射或空调直吹导致温度波动。理想工作温度为20±5℃,相对湿度<60%。
检查防震台稳定性,必要时加装减震垫,防止微小振动影响光路准直性。
2. 设备自检
开启主机电源后,观察激光源是否正常启动(通常为红色或绿色光束)。
验证CCD相机预览画面清晰度,若出现噪点或暗角,需重新调整镜头焦距。
确认起偏镜、检偏镜及四分之一波片的初始位置已归零位(可通过软件复位功能实现)。
二、样品制备与装夹
1. 样品要求
待测样品须为透明或半透明材质(如玻璃、树脂、晶体等),表面抛光处理以消除散射噪声。
非标称样品需加工成薄片状(厚度建议≤5mm),过大尺寸可能导致边缘应力集中失真。
2. 精准定位
将样品置于旋转载物台中心,调节三维移动平台使样品处于光路焦点区域。
通过侧视摄像头辅助对齐,确保激光束垂直穿透样品几何中心,偏差不超过±0.1mm。
三、参数设置与数据采集
1. 基础配置
选择匹配的波长滤片(常用钠光灯λ=589nm或半导体激光器λ=635nm),匹配材料敏感波段。
设定曝光时间(典型值50-200ms)与增益系数,优先采用自动曝光模式适应不同透光率样品。
2. 同步控制
启动连续旋转起偏镜功能,配合高速摄像机实时采集多角度干涉图像。
在软件界面勾选“相位解包裹”算法,将环形条纹转换为连续灰度图用于精确计算。
四、数据分析与保存
1. 实时解析
利用内置软件识别等色线间距,根据公式Δσ=N×f/t计算主应力差(N为条纹级数,f/t为材料常数)。
对复杂应力场可采用傅里叶变换分离正交双折射信号。
2. 报告输出
导出原始图像时保留EXIF参数(含曝光时间、光圈值等),便于后续溯源。
建立实验数据库,关联载荷条件与条纹演化过程,生成动态应力云图。
五、日常维护要点
每日用防静电刷清理光学镜片,禁用有机溶剂擦拭;
每月检查激光管功率衰减情况,及时更换老化模块;
长期不用时关闭快门阻挡激光,加盖防尘罩保护CCD感光芯片。
通过严格遵循上述操作规范,可充分发挥数码光弹仪的高灵敏度优势,获得分辨率达0.01MPa的应力测量精度。建议结合有限元模拟结果进行交叉验证,提升数据可信度。