[实用新型]一种透明材料残余应力的无损检测装置

说明书

本实用新型涉及一种透明材料残余应力的无损检测装置，属于材料检测装置技术领域，解决了现有技术中检测装置检测过程复杂、成本高且测量精度低的问题。该装置包括：光源发生装置通过光纤与系数标定机构连接，以及，通过光纤与检测机构连接；系数标定机构包括：拉力机构，包括用于放置待检测透明材料标准件的第一样品槽，与该第一样品槽连接的丝杠，以及力学传感器；测试光路机构，包括依次设置的第一起偏器、第一检偏器；第一样品槽设置于第一起偏器和第一检偏器之间；检测机构，包括依次设置的第二起偏器、样品支撑结构和第二检偏器。利用该装置进行检测时，操作简单、成本低、精确度高且能够实现无损检测。

技术领域

本实用新型涉及材料检测装置技术领域，尤其涉及一种透明材料残余应力的无损检测装置。

背景技术

在影响材料质量和结构寿命的因素中，应力这一因素起着至关重要的作用。材料内应力是指在外界作用消除后，仍存于材料中并保持自相平衡的应力，又称作残余应力。材料中的内应力按来源一般分为热应力、结构应力和机械应力，这些应力会引起材料发生翘曲或扭曲变形，产生开裂，甚至导致材料失效，而材料应力的检测可以反映材料本身的状态及潜在的问题，因此具有十分重要的研究和应用意义。

材料内应力的检测方法按照检测工艺对材料破坏性可分为有损检测与无损检测。其中内应力有损检测方法的实质是通过对样品局部的微小破坏去除约束，使得内应力得到全部或部分释放，从而产生局部位移或应变以实现对内应力的测量。相比有损检测方法，无损检测方法更有其自身显著的优势，主要体现在无损检测方法不会造成待检测透明材料自身结构的破坏，在完成应力检测后也不会影响材料的正常使用，因此更受青睐。在航空航天舷窗玻璃、潜水器舷窗玻璃、有机玻璃大型结构、电真空玻璃器件、电子产品屏幕等透明材料相关应用领域，对于残余应力的无损检测都有着强烈的需求，而对于残余应力的定量检测，更是如此。而目前国内残余应力无损定量检测的仪器装置主要依赖于进口，其价格十分昂贵，这极大的阻碍了透明材料残余应力检测手段的推广和实施，同时也限制了相关制造行业技术的发展。

现有技术中，基于光弹性原理，用于透明材料内应力测量的定性或半定量的测量方法主要包括色偏振法(对应的装置包括光源、起偏器和检偏器)、Senarmont法(对应的装置包括光源、起偏器、波片和检偏器)、Tardy法(对应的装置包括光源、起偏器、两个波片和检偏器)，以及Babinet补偿器法(对应的装置包括光源和两个楔形双折射晶体)等。其中，色偏振法通过查找和参考光程差与干涉色的对应表来估计待检测透明材料的应力水平；Senarmont法在测试光路中引入了四分之一波片，可以定量的测出待检测透明材料的应力；Tardy法的测试光路中比Senarmont法多增加一个四分之一波片，两个四分之一波片的光轴方向保持垂直，这样可以使得它们的误差相互补偿，从而提高测量的精度；Babinet补偿器的主要结构是由相同材料制成的两个楔状双折射晶体组成，通过调节Babinet补偿器在光路中的光楔厚度，使得经过检偏器的干涉图样出现消光，此时被测点的光程差与Babinet补偿器产生的光程差相抵消，此时被测点的光程差等于Babinet补偿器的光程差。

现有技术中至少存在以下缺陷，一是色偏振法存在一定的主观性，是一种定性或半定量的测试手段，检测精度低；二是Senarmont法对四分之一波片的精度要求较高，且只适用于已知应力方向的样品，使用场景存在局限，此外，需要人工根据光线亮度判断检偏器的偏振角度，视觉误差大；三是Tardy法同样只适用于已知应力方向的样品，使用场景存在局限，且在测量过程中需要移除和放回四分之一波片，一定程度上增加了测量的复杂度并限制了测量的效率，此外，也需要人工根据光强判断检偏器的偏振方向，存在不可克服的视觉误差；四是Babinet补偿器价格昂贵，检测成本高

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种透明材料残余应力的无损检测装置，用以解决现有检测装置检测过程复杂、成本高且测量精度低的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：