[发明专利]一种光学显微测量孔径变形的地应力测试方法

权利要求书

1.一种光学显微测量孔径变形的地应力测试方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1、选取固定在外壳内的光学显微测量装置，选取位于同一平面且与光学显微测量装置的光轴垂直的至少三对触针，触针均通过弹性部件设置在外壳上，设定光学显微测量装置的光轴与触针所在平面相交点为测量中心点，每对触针以测量中心点对称分布，触针包括感知端和测量端，触针的测量端朝向测量中心点，且测量端的延伸方向穿过测量中心点，每对触针的感知端在弹性部件的作用下与待测钻孔的孔壁相抵；

步骤2、通过光学显微测量装置获得孔径变形感知部件中触针测量端的图像；

步骤3、建立图像坐标系，即设定像平面的中心点为坐标原点，x轴的正方向指向图像右边界且与图像右边界垂直，y轴的正方向指向图像上边界，y轴与x轴垂直，获得每个触针的测量端在坐标下的方位角度，获得在钻孔孔径变化时每对触针的测量端的触针针尖之间的距离差值；

步骤4、根据每个触针的方位角度和每对触针的测量端的触针针尖之间的距离差值获得最大主应力σ₁、最小主应力σ₂和最大主应力σ₁的真方位角θ。

2.根据权利要求1所述的一种光学显微测量孔径变形的地应力测试方法，其特征在于，所述的步骤3包括以下步骤：

步骤3.1、以坐标原点为圆心，设定一个搜索圆，使得搜索圆与每个触针相交；

步骤3.2、根据搜索圆上的颜色值的区别寻找每个触针与搜索圆相交的边缘点；

步骤3.3、将触针的两个边缘点与坐标原点进行连线，并获得两条连线在坐标中的角度平均值作为触针的方位角；

步骤3.4、以坐标原点为起点，在触针的方位角方向上根据像素颜色值的区别寻找触针的触针针尖；

步骤3.4、获得每对触针的触针针尖之间的距离，进而获得在钻孔孔径变化时每对触针的触针针尖之间的距离差值。

3.根据权利要求1所述的一种光学显微测量孔径变形的地应力测试方法，其特征在于，所述的步骤4包括以下步骤：

步骤4.1、选取三对触针，三对触针的方位角分别为α₁、α₂、α₃，在两个不同时刻，三对触针的触针针尖之间的距离差值分别为D₁，D₂和D₃，根据下式获得最大主应力σ₁、最小主应力σ₂和最大主应力σ₁在图像坐标系下的方位角θ₀

D₁＝2a((σ₁+σ₂)+2(σ₁–σ₂)cos(2(α₁–θ₀)))/E

D₂＝2a((σ₁+σ₂)+2(σ₁–σ₂)cos(2(α₂–θ₀)))/E

D₃＝2a((σ₁+σ₂)+2(σ₁–σ₂₎cos(2(α₃–θ₀)))/E

其中，a为钻孔半径

E为弹性模量

σ₁为最大主应力；

σ₂为最小主应力；

θ₀为最大主应力在图像坐标系下的方位角

步骤4.2、将图像坐标系下的方位角转换为θ₀真方位角θ。