[发明专利]一种焦散线-数字图像相关法同步实验系统及方法

摘要

本发明公开了一种焦散线‑数字图像相关法同步实验系统及方法，包括第一LED闪光灯光源(1)，第二LED闪光灯光源(2)，电容充电器(3)，第一超高速摄影仪(4)，第二超高速摄影仪(5)，数字散斑图像计算模块(6)，焦散斑计算模块(7)，冲击头(8)，落锤(9)，实验加载台(10)，激光光源(11)及焦散线光路系统延迟信号控制器(15)，试件(26)；该系统综合了两种实验方法的优点，能够测得运动裂纹的扩展长度、扩展速度、扩展加速度等各项力学参数，通过综合对比分析两种方法测得的数据，能够更加准确、科学、定量地研究运动裂纹的扩展机理。

主权项

1.一种焦散线‑数字图像相关法同步实验系统，其特征在于，包括第一LED闪光灯光源(1)，第二LED闪光灯光源(2)，电容充电器(3)，第一超高速摄影仪(4)，第二超高速摄影仪(5)，数字散斑图像计算模块(6)，焦散斑计算模块(7)，冲击头(8)，落锤(9)，实验加载台(10)，激光光源(11)及焦散线光路系统延迟信号控制器(15)，试件(26)；其中，冲击头(8)、落锤(9)位于实验加载台(10)中；焦散线光路系统呈“V”字形，包括激光光源(11)、扩束镜(12)、第一凸透镜(13)、第二凸透镜(14)、第二超高速摄影仪(5)；其中，激光光源(11)、扩束镜(12)、第一凸透镜(13)三者中心点在同一条水平直线上，并且该水平直线与试件贴片表面的法线呈45°角，距试件由远及近依次为激光光源(11)、扩束镜(12)、第一凸透镜(13)；第二超高速摄影仪(5)的镜头中心点和第二凸透镜(14)中心点在同一水平直线上，并且该水平直线与试件贴片表面的法线呈45°角，距试件(26)由远及近依次为第二超高速摄影仪(5)和第二凸透镜(14)；第二超高速摄影仪(5)镜头中心点位于第二凸透镜(14)的焦点处；扩束镜(12)中心点位于第一凸透镜(13)焦点处；用信号线将第二超高速摄影仪(5)与焦散斑计算模块(7)连接，调节第二超高速摄影仪(5)镜头对焦至焦散斑成像平面上，调节激光光源(11)直至试件区域清晰可见；用信号线分别将冲击头(8)、落锤(9)和延迟信号控制器(15)连接，并调节延迟信号控制器(15)触发方式为“断通”触发，用信号线连接延迟信号控制器(15)与第二超高速摄影仪(5)，设定第二超高速摄影仪(5)为外触发模式；第一超高速摄影仪(4)置于试件喷斑表面的正前方(30)至(40)厘米处，将超高速摄影仪(4)的焦距调节至试件喷斑表面处，将第一LED闪光灯光源(1)与第二LED闪光灯光源(2)对称地置于试件喷斑表面的斜前方，保证光源发出的光线与试件表面的法线呈45°角；用电源充电线连接第一LED闪光灯光源(1)、第二LED闪光灯光源(2)与电容充电器(3)连接，充电三十秒；用信号线将延迟信号控制器与第一超高速摄影仪(4)连接，用电源充电线将第一超高速摄影仪(4)与电容充电器(3)连接，用信号线将第一超高速摄影仪(4)与数字散斑图像计算模块(6)连接；将第一超高速摄影仪(4)的触发方式设置为外触发；实验开始时，落锤(9)下落击中冲击头(8)，冲击头(8)对试件(26)施加荷载，使试件(26)产生运动裂纹；冲击头(8)和落锤(9)均为金属制品，落锤(9)击中冲击头(8)的瞬间，冲击头(8)、落锤(9)、信号线(21)‑(23)形成闭合通路，使延迟信号控制器(15)接到断通信号，延迟信号控制器(15)接到断通信号后，发出触发信号至第一超高速摄影仪(4)和第二超高速摄影仪(5)，第一超高速摄影仪(4)通过信号线(18)传递信号至电容充电器(3)，电容充电器(3)控制第一LED闪光灯光源(1)和第二LED闪光灯光源(2)开始工作；同时，第一超高速摄影仪(4)和第二超高速摄影仪(5)开始工作，分别采集数字图像相关实验数据和焦散线实验数据，从而实现了焦散线法和数字图像相关法的同步测试。