专利名称：用于材料疲劳裂纹试验的实时在线诊断装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种材料疲劳裂纹试验装置，尤其是涉及一种材料疲劳裂纹试验的实时在线诊断装置。
研究材料的疲劳裂纹的出现与发展是材料科学中的重大课题之一。为了观察材料在实验测试过程中疲劳裂纹的出现和发展，目前公知的方法是采用长工作距显微镜对样品在实验过程中进行实时在线监视。这种方法只能当裂纹在表面形成后，才能被观察到，而无法发现材料在疲劳临界状态的现象，即裂纹产生的初始状态。
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种材料疲劳裂纹试验的实时诊断装置，它不仅能观察试验过程中在材料表面产生的滑移和裂纹，而且可以实时在线观察在材料表面产生裂纹之前材料在疲劳临界点状态下的物理现象。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型提供一种材料疲劳裂纹试验的实时诊断装置，包括长工作距显微物镜的、CCD摄象机，其特征在于还包括激光散斑干涉光学系统，其由激光器发出的激光经分束镜被分为两束，由光束耦合器将一束激光耦合进单模保偏振传光光纤，在该光纤的另一端装有光束扩束镜，它将激光扩束后照明被测样品。由分束镜分出的另一束激光由另一光束耦合器耦合进另一根单模保偏振光纤，在其端头同样装有一个光束扩束镜，激光由它扩束后照明被测样品的同一部位，即两束光在被测样品上重叠并反射；该反射光入射在长工作距显微物镜上，长工作距显微物镜将被测样品的被照明部分到CCD摄象机，还包括计算机图象处理装置与CCD摄象机相连，计算机图象处理产生散斑干涉图象，实时地显示在监视器上，通过图象处理装置，对不同时刻，不同力学状态下材料由弹性变形、塑性变形、产生裂纹而到断裂的干涉图形进行采集和分析处理，即可观测目前无法观测的由塑性形变到微裂纹出现的力学和物理现象及其产生的条件。当裂纹发展到一定程度，明显地出现在被测样品的表面时，就可采用普通的非相干光源进行直接观察。
其中激光器使用NdYVO4、半导体或其它类型的。
光束耦合器可以采用折射率梯度自聚焦透镜，也可以采用通常的光学聚焦透镜组合。光束扩束镜可采用普通的凸透镜或凹透镜，也可采用折射率梯度准直或成象柱状透镜。
本实用新型的优点由于本实用新型采用上述方案，它不仅能观察试验过程中，在材料表面产生的滑移和裂纹，而且可以实时在线观察材料在疲劳临界点状态下的物理现象，如裂纹孕育和产生的过程，为科研单位和工矿企业提供一种新的实验装置。是一种新型的、集激光散斑干涉与长工作距显微镜为一体的实时在线观察材料试验过程的光学诊断装置。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图图面说明如下1.材料试验机与被测样品2.长工作距显微物镜3.CCD摄象机4.激光器5.分束镜
6.光束耦合器7.单模保偏振传光光纤8.光束扩束镜9.光束耦合器10.单模保偏振传光光纤11.光束扩束镜12.计算机图象处理装置实施例1按图1的结构制作一台材料疲劳裂纹试验实时在线诊断装置，被测样品安装在材料试验机上，由NdYVO4激光器(4)发出的激光经分束镜(5)被分为两束，光束耦合器(6)采用折射率梯度自聚焦透镜，它将其中一束激光耦合进单模保偏振传光光纤(7)，在单模保偏振传光光纤(7)的另一端装有光束扩束镜(8)，它将激光扩束后照明被测样品。由分束镜(5)分出的另一束激光，经过光束耦合器(9)耦合进另一根单模保偏振传光光纤(10)，(10)的另一端同样装有一个光束扩束镜(11)，激光由它扩束后照明被测样品同一部位，即两束光在被测试件上重叠。长工作距显微物镜(2)将材料的被照明部分通过CCD摄象机(3)摄入计算机图象处理装置(12)，产生散斑干涉图象，实时地显示在监视器上，通过图象处理装置(12)对采集到的散斑干涉图象进行处理分析。
光束耦合器(6)和(9)采用的是折射率梯度自聚焦透镜，光束扩束镜(8)和(11)采用普通的凸透镜，单模保偏振传光光纤(7)和(10)为市售的柔性光导纤维。本实用新型所用的软件是结合断裂力学特征与图象处理装置的软件包。
实施例2在本实施例中，激光器(4)采用的是半导体激光器，光束耦合器采用通常的光学聚焦透镜组合。其余均与前述实施例相同。
权利要求1用于材料疲劳裂纹试验实时在线诊断装置，包括长工作距显微物镜的、CCD摄象机，其特征在于还包括激光散斑干涉光学系统，其由激光器发出的激光经分束镜被分为两束，由光束耦合器将一束激光耦合进单模保偏振传光光纤，在该光纤的另一端装有光束扩束镜，扩束后的光照倒被测样品；由分束镜分出的另一束激光由另一光束耦合器耦合进另一根单模保偏振光纤，在其端头同样装有一个光束扩束镜，激光由它扩束后照明被测样品的同一部位，两束光在被测样品上重叠并反射；该反射光入射在长工作距显微物镜上，长工作距显微物镜与CCD摄象机接收部件对准放置。
2按权利要求1所述的材料疲劳裂纹试验实时在线诊断装置，其特征在于还包括计算机图象处理装置，计算机图象处理装置与CCD摄象机相连。
专利摘要本实用新型涉及一种材料疲劳裂纹试验实时在线诊断装置。由激光器发出的激光经分束镜被分为两束,分别经光束耦合器、传光光纤、光束扩束镜后,照射到被测物品的同一部位,长工作距显微物镜将样品被照明部分通过CCD摄象机摄入计算机图象处理装置,产生散斑干涉图象。对此散斑干涉图象进行采集和处理分析,就可观测材料在疲劳过程中蠕变、滑移、裂纹孕育和产生的过程,从而提供了一种新型的试验技术和装置。
文档编号G01N21/88GK2375961SQ9921353
公开日2000年4月26日 申请日期1999年6月8日 优先权日1999年6月8日
发明者束继祖, 段俐, 康琦 申请人:束继祖