一种牙科树脂内应变场的测量装置的制作方法

技术特征：

1.一种牙科树脂内应变场的测量装置，其特征在于，包括光学测量系统、探测头和数据处理器；

所述光学测量系统包括提供相干光的光源、光纤耦合器，光学组件和光电成像装置，所述光纤耦合器的一输入端与所述光源连接，一输出端通过光纤连接所述探测头，在另一输出端设置由反光元件构成的用于形成参考光的所述光学组件，在另一输入端设置用于接收物光与参考光形成的干涉光的所述光电成像装置；

所述探测头用于将光纤输出的探测光照射在被测牙齿并接收反射回的物光；

所述数据处理器与所述光电成像装置相连，用于根据所述光电成像装置成像得到的干涉光谱计算获得被测牙齿树脂内的应变场测量结果。

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述光学组件至少包括沿光路依次布置的第一透镜、第一反射镜、光程调节组件和第二反射镜；

所述第一透镜用于将光纤的输出光调整为平行光；

所述第一反射镜的法线与所述第一透镜的中心轴成45度角；

所述光程调节组件至少包括相互垂直设置且反射面相向的第三反射镜和第四反射镜，所述第三反射镜与所述第一反射镜平行，所述第二反射镜与所述第四反射镜相向，且两者法线的夹角为45度；

所述第一反射镜的反射光以45度入射角入射到所述第三反射镜，经所述第三反射镜、所述第四反射镜依次反射后，所述第四反射镜的反射光垂直入射到所述第二反射镜；

所述光程调节组件可沿其入射光的方向位移。

3.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述光学测量系统与所述探测头通过光纤跳线连接。

4.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，在所述光纤耦合器的输入端与所述光电成像装置之间的光路上依次设置有第二透镜、反射式衍射光栅和第三透镜。

5.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，在所述探测头内至少设置有用于调整光束的第四透镜。

6.如权利要求1-5任一项所述的测量装置，其特征在于，所述光纤耦合器为分光比为50:50的光纤耦合器。

7.如权利要求1-5任一项所述的测量装置，其特征在于，所述光电成像装置为CCD相机。

8.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述数据处理器根据干涉光谱计算获得被测牙齿树脂内的应变场测量结果，具体包括：

采集的干涉光谱以如下公式描述：

$I\left(k\right)=DC+AC+2\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}\sqrt{I_R{I}_j}cos({\mathrm{\φ}}_{j0}+2k\·{\mathrm{\Λ}}_j);$

其中，I(k)表示干涉光光强度，DC表示直流分量，AC表示自相干分量，I_R表示参考光光强度，I_j表示第j层表面反射回光的光强度，k为波数，k＝2π/λ，λ为波长，M为参与干涉的表面个数，φ_j0为参考面与第j层表面干涉时的初始相位，Λ_j为第j层表面与参考面之间的光程差；

按照如下公式计算牙科树脂内第j层表面与参考面之间的距离z_j：

$z_j=\frac{{\mathrm{\Λ}}_{j+1}-{\mathrm{\Λ}}_j}{n_j}+\underset{i=1}{\overset{j-1}{\Σ}}\frac{{\mathrm{\Λ}}_i-{\mathrm{\Λ}}_{i-1}}{n_{i-1}};$

其中，n_j表示折射率，Λ_j通过以下公式计算获得：

$f_k=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\·\frac{\∂({\mathrm{\φ}}_{j0}+2k\·{\mathrm{\Λ}}_j)}{\∂k}=\frac{{\mathrm{\Λ}}_j}{\mathrm{\π}};$

f_k表示干涉光谱沿波数k轴的变化频率。

9.如权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述数据处理器根据干涉光谱计算获得被测牙齿树脂内的应变场测量结果，还包括：

根据如下公式计算牙科树脂内第j层表面的离面位移w_j：

$\begin{array}{c}{w}_j=\frac{{\mathrm{\Δ\φ}}_j}{2k_c\·n_{j-1}}+\frac{1}{n_{j-1}}\underset{i=1}{\overset{j-1}{\mathrm{\Σ}}}\left\{\[w_{i-1}-w_i\]\·n_{i-1}+\left(z_{i-1}-z_i\right)\·{\mathrm{\Δn}}_{i-1}\right\}\\ +\left(z_{j-1}-z_j\right)\·\frac{{\mathrm{\Δn}}_{j-1}}{n_{j-1}}+w_{j-1}\end{array};$

其中，Δφ_j表示变形前后干涉光谱的相位变化，k_c表示光源输出光的中心波数，Δn_j表示变形前后折射率的变化量；

根据如下公式计算牙科树脂内第j层表面的离面应变ε_j：

${\mathrm{\ϵ}}_j=\frac{\∂w_j}{\∂z}=\frac{1}{2k_c\·n_j}\·\frac{\∂{\mathrm{\Δ\φ}}_j}{\∂z}-\frac{{\mathrm{\Δn}}_j}{n_j}.$