一种有机玻璃内应力方向的检测装置与方法与流程

本发明涉及内应力检测，尤其涉及一种有机玻璃内应力方向的检测装置与方法。

背景技术：

1、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，仍存在于材料内部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。而材料内应力的检测可以反映材料自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。

2、内应力检测主要包括内应力水平与内应力方向两个方面。内应力水平一般是指内应力的幅值，即内应力的大小。通过测量和计算材料的内应力水平，并与材料自身的力学参数进行比较，可以分析和预测内应力存在时材料的结构安全性和使用寿命；而内应力方向是另一个重要的方面，很多情况下，内应力方向都值得关注和了解。通过内应力方向的准确检测，可以帮助判断内应力与材料特定结构间的关系，可以帮助预测材料内应力的进一步发展及影响范围，以及为采取有效的防范措施提供依据和参考。而目前国内外对于内应力检测局限于内应力水平的检测。

3、内应力方向的准确检测充满难度和挑战，理想的检测方式是针对待测材料采用无损检测方法，即在完成内应力方向检测后也不会影响材料的正常使用，不会造成待测材料自身结构的破坏。在航空航天舷窗玻璃、潜水器舷窗玻璃、有机玻璃大型结构、电子产品屏幕等透明材料相关应用领域，对于内应力方向的无损检测都有着强烈的需求。

技术实现思路

1、鉴于上述分析，本发明实施例旨在提供一种有机玻璃内应力方向检测装置与方法，用以解决现有技术受限、测量精度低以及无损检测的问题。

2、一方面，本发明实施例提供了一种有机玻璃内应力方向检测装置，包括设置于待测有机玻璃两侧的入射装置和接收装置；

3、所述入射装置包括入射光组件以及带有起偏器的第一偏振片镜架；所述入射光组件发出的平行光经所述起偏器入射至待测有机玻璃；

4、所述接收装置，沿远离所述待测有机玻璃方向依次包括带有波片的波片镜架、带有检偏器的第二偏振片镜架、接收光组件及光谱仪；

5、其中，所述第一偏振片镜架、波片镜架、第二偏振片镜架均带有刻度盘；调整各刻度盘刻度值，基于各刻度盘刻度值及光谱仪对应采集的光谱数据得到待检有机玻璃的内应力方向。

6、可选地，所述入射光组件包括：

7、光源、第一光纤、准直透镜、第一转接板和第一连接杆；光源发出的光线通过第一光纤传输至准直透镜；准直透镜将接收到的光线转成平行光；

8、所述第一转接板用于固定准直透镜；

9、所述第一连接杆的两端分别连接第一转接板和第一偏振片镜架，用于支撑第一转接板和第一偏振片镜架。

10、可选地，所述入射装置还包括第一连接杆支腿、第一支腿固定件；

11、所述第一连接杆支腿与用于支撑所述第一连接杆；

12、所述第一支腿固定件一端固定在光学平台上，另一端用于固定所述第一连接杆支腿。

13、可选地，所述接收光组件包括：第二转接板、第二连接杆、第二光纤；

14、波片镜架、第二偏振片镜架和第二转接板靠近边缘部位设置有连接孔，通过第二连接杆将波片镜架、第二偏振片镜架和第二转接板依次连接；

15、第二转接板中设置有转接结构装置，所述转接结构用于和第二光纤连接；

16、所述第二光纤用于将从转接结构输出的光传输至所述光谱仪。

17、可选地，所述接收装置还包括第二连接杆支腿、第二支腿固定件；

18、所述第二连接杆支腿与第二连接杆相连，用于支撑第二连接杆；

19、所述第二支腿固定件一端固定在光学平台上，另一端用于固定第二连接杆支腿。

20、本发明实施例还包括一种有机玻璃内应力方向检测方法，具体包括：

21、入射光组件发出的平行光经起偏器入射至待测有机玻璃；

22、经待测有机玻璃出射的平行光经波片、检偏器、接收光组件进入光谱仪；所述起偏器、波片、检偏器分别设置于带刻度盘的第一偏振片镜架、波片镜架、第二偏振片镜架中；

23、调整各刻度盘刻度值，基于各刻度盘刻度值及光谱仪对应采集的光谱数据得到待测有机玻璃的内应力方向。

24、可选地，调整各刻度盘刻度值，基于各刻度盘刻度值及光谱仪对应采集的光谱数据得到待测有机玻璃的内应力方向，包括：

25、调整第一偏振片镜架、波片镜架、第二偏振片镜架的刻度盘，在光谱仪采集的光谱数据整体光谱曲线幅值最小时，得到待测有机玻璃内应力的可能方向；其中，所述可能方向包括与波片慢轴方向平行或垂直；

26、保持波片镜架刻度盘不变，同步转动起偏器刻度盘与检偏器刻度盘，记录波片光程差与待测有机玻璃光程差的叠加结果从而最终确定有机玻璃内应力的方向。

27、可选地，所述调整第一偏振片镜架、波片镜架、第二偏振片镜架的刻度盘，在光谱仪采集的光谱数据整体光谱曲线幅值最小时，得到待测有机玻璃内应力的可能方向，包括：

28、分别调整起偏器、波片以及检偏器刻度盘的刻度值，并保持起偏器与波片刻度盘刻度值之和为360°，起偏器与检偏器刻度盘刻度值之和为90°，记录光谱仪上的光谱数据，当采集的光谱数据曲线幅值最小时，得到待测有机玻璃内应力的可能方向为与波片慢轴方向平行或垂直。

29、可选地，所述待测有机玻璃内应力对应压应力或张应力。

30、可选地，所述保持波片镜架刻度盘不变，同步转动起偏器刻度盘与检偏器刻度盘，记录波片光程差与待测有机玻璃光程差的叠加结果从而最终确定有机玻璃内应力的方向，包括：

31、保持当前时刻波片刻度值位置不变，同步转动起偏器刻度盘与检偏器刻度盘，记录光谱仪上的光谱数据，此时光谱数据为波片光程差与待测有机玻璃的光程差的叠加结果；所述叠加结果为波片与待测有机玻璃的光程差数值上等于波片光程差与待测有机玻璃样件光程差和值的绝对值或波片与待测有机玻璃的光程差数值上等于波片光程差与待测有机玻璃样件光程差差值绝对值；

32、根据得到波片光程差与待测有机玻璃的光程差的叠加结果最终确定待测有机玻璃的内应力方向；当所述叠加结果为波片与待测有机玻璃的光程差数值上等于波片光程差与待测有机玻璃样件光程差和值的绝对值时，如果有机玻璃存在的内应力为压应力，则压应力方向与波片慢轴方向平行；如果存在的内应力为张应力，则张应力方向与波片慢轴方向垂直；

33、当波片与待测有机玻璃的光程差数值上等于波片光程差与待测有机玻璃样件光程差差值绝对值，如果有机玻璃存在的内应力为压应力，则压应力方向与波片慢轴方向垂直；如果存在的内应力为张应力，则张应力方向与波片慢轴方向平行。

34、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

35、1、通过在待测有机玻璃两侧设置入射装置和接收装置，并在接收装置处设置带有波片的波片镜架，通过已知波片慢轴的方向从而确定待测有机玻璃内应力方向，实现了内应力方向的检测。

36、2、分别调整起偏器、波片以及检偏器刻度盘的刻度值，并保持起偏器与波片刻度盘刻度值之和为360°，起偏器与检偏器刻度盘刻度值之和为90°，记录光谱仪上的光谱数据，当采集的光谱数据曲线幅值最小时，得到待测有机玻璃内应力的可能方向为与波片慢轴方向平行或垂直，再通过波片光程差与待测有机玻璃的光程差的叠加结果最终确定待测有机玻璃的内应力方向。

37、保持当前时刻波片刻度值位置不变，同步转动起偏器刻度盘与检偏器刻度盘，记录光谱仪上的光谱数据，此时光谱数据为波片光程差与待测有机玻璃的光程差的叠加结果；当所述叠加结果为波片与待测有机玻璃的光程差数值上等于波片光程差与待测有机玻璃样件光程差和值的绝对值时，压应力方向与波片慢轴方向平行，张应力方向与波片慢轴方向垂直；当波片与待测有机玻璃的光程差数值上等于波片光程差与待测有机玻璃样件光程差差值绝对值，压应力方向与波片慢轴方向垂直，张应力方向与波片快轴方向平行。从而达到内应力方向的无损检测。

38、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。