在当今注重安全的社会中,应变测量变得越来越重要。应变是一个关键的物理量,它描述了物体在外力和非均匀温度场等因素作用下局部的相对变形程度。应变测量是机械结构和机械强度分析中的重要手段,也是确保机械设备正常运行的关键方法。在航空航天、工程机械、通用机械以及道路交通等领域,应变测量都得到了普遍的应用。应变测量有多种方法,每种方法都对应着不同的传感器。常见的应变测量传感器包括电阻应变片、振弦式应变传感器、手持应变仪、千分表引伸计和光纤布拉格光栅传感器等。其中,电阻应变片是应用较普遍的一种,因为它具有高灵敏度、快速响应、低成本、便于安装、轻巧和小标距等特点。光学非接触应变测量是一种新兴的测量方法,它利用光学原理来测量物体的应变。这种方法不需要直接接触被测物体,因此可以避免传统测量方法中可能引起的干扰和损伤。光学非接触应变测量主要依靠光纤布拉格光栅传感器来实现。光纤布拉格光栅传感器是一种基于光纤中的布拉格光栅原理的传感器,它可以通过测量光纤中的光频移来确定应变的大小。变形观测周期的确定应以能系统地反映所测建筑变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则。云南VIC-Gauge 2D视频引伸计

光学应变测量技术,一种高效且无损的非接触式测量方法,被普遍应用于多个领域以获取物体的应变分布信息。其工作原理基于光学干涉现象,通过精确测量物体表面的光学路径差,实现对物体应变状态的准确捕捉。在物体受到外力作用时,其表面会产生微小的形变,导致光的传播路径发生改变,进而形成干涉图案。光学应变测量技术正是通过精密捕捉并分析这些干涉图案的变化,从而得出物体表面的应变分布情况。这种测量方法的优点明显,它不只可以实现无损测量,避免了对被测物体的任何损伤,而且具有极高的测量精度和灵敏度。这使得光学应变测量技术能够实时、准确地监测物体的应变状态,为深入研究材料的力学性质和结构变化提供了重要的技术手段。在结构工程领域,光学应变测量技术可用于实时监测建筑物、桥梁等大型结构的应变分布,帮助工程师及时发现潜在的安全隐患,确保结构的安全性能。在生物医学领域,这项技术可用于精确测量人体组织的应变分布,为生物力学特性的研究和疾病诊断提供有力的支持。江西三维全场非接触式应变与运动测量系统光学非接触应变测量技术通常具有纳米级别的测量精度,能够满足高精度测量的需求。

使用多波长或多角度测量技术:利用多波长或多角度的光学测量技术,可以获取更多关于材料表面和结构的信息,从而更准确地测量应变。这种技术可以揭示材料内部的应变分布和层间应变差异。结合其他测量技术:将光学非接触应变测量技术与其他测量技术(如机械传感器、电子显微镜等)相结合,可以相互补充,提高测量的准确性和可靠性。例如,可以使用机械传感器来校准光学测量系统,或使用电子显微镜来观察材料微观结构的变化。进行环境控制:在测量过程中控制环境因素,如保持恒定的温度、湿度和光照条件,以减少其对测量结果的影响。此外,还可以使用温度补偿算法来纠正温度引起的测量误差。
测量应变的方法有多种,其中比较常用的是应变计。应变计的电阻与设备的应变成正比关系。粘贴式金属应变计是应变计中比较常用的一种,由细金属丝或按栅格排列的金属箔组成。格网状的设计可以使金属丝/箔在并行方向中应变量较大化。格网可以与基底相连,基底直接连接到测试样本,因此测试样本所受的应变可以直接传输到应变计,引起电阻的线性变化。应变计的基本参数是其对应变的灵敏度,通常用应变计因子(GF)来表示。GF是电阻变化与长度变化或应变的比值。三维应变测量技术可用于测量飞机、火箭等航空航天器的机翼、机身等关键部件在飞行过程中的应变状态。

在材料科学、结构工程与生物力学等领域,应变测量是揭示材料力学行为、评估结构安全性的关键手段。传统应变测量依赖电阻应变片、引伸计等接触式传感器,虽具有高精度与低成本优势,但在高温、腐蚀、高速加载或微纳尺度等极端条件下,接触式方法的局限性日益凸显。光学非接触应变测量技术凭借其非侵入、全场测量、高空间分辨率及动态响应能力,正逐步成为复杂环境下应变分析的优先选择工具。本文将从光学测量的物理基础出发,系统梳理主流技术路线,探讨其技术挑战与创新方向,并结合典型应用场景展现其工程价值。光学非接触应变测量通过数字全息术和数值模拟方法等数据处理方法,实现高精度的应变测量。湖北VIC-2D非接触式应变测量
研索仪器光学非接触应变测量系统可结合DIC或干涉技术,实现三维应变场可视化。云南VIC-Gauge 2D视频引伸计
可以通过大变形拉伸实验,研究橡胶材料在拉伸应力作用下的变形情况,结合试验的方法对橡胶材料与金属材料的抗拉力学性能,结合有限元分析和实验结果,对特殊材质橡胶拉伸发生的应力、形变和位移进行测量,为提高橡胶材料综合力学性能提供数据依据。传统的位移和应变测量方法往往采用引伸计与应变片等接触式方法进行,精度较高,但应变片需直接粘贴于式样表面,并通过接线的方式与采集箱连接,使用繁琐且量程有限。如若针对于橡胶类材料的拉伸实验,由于材料本身的特殊性,不易黏贴应变片,再加之橡胶拉伸变形大,普通的引伸计和应变片量程不足,无法满足测量要求。云南VIC-Gauge 2D视频引伸计