Устройство для измерения деформаций образца Советский патент 1986 года по МПК G01B11/16 

Изобретение относится к экспериментальному определению деформаций в твердых телах оптическими методами.

Цель изобретения - повышение точности измерения деформаций.

На чертеже показана схема устройства для измерения деформаций.

Устройство для измерения деформаций образца содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси осветитель 1, оптическую систему 2, многоэлементный фотоприемник 3 и соединенные с ним блок 4 управления, блок 5 обработки результатов измерения и регистрации, свето- делительную пластину 6, установленную между осветителем 1 и оптической системой 2, вторую оптическую систему 7 и второй многоэлементный фотоприемник 8, расположенные последовательно по ходу луча, отраженного от светоделительной пластины 6, и блок 9 перемещения второго фотоприемника, выход второго фотоприемника соединен с блоком 4 управления и блоком 5 обработки результатов измерения и регистрации, а блок 9 перемещения второго фотоприемника соединен с блоком 5 обработки результатов измерения и регистрации. Образец 10 устанавливают между осветителем 1 и светоделительной пластиной 6.

Устройство работает следующим образом.

При освещении испытуемого образца 10 осветителем 1, создающим плоский световой луч, теневое изображение испытуемого объекта делится светоделительной пластиной 6 на два световых пучка, причем один световой пучок проходит в том же направлении, что и падающий, а другой отклоняется в сторону. В плоскостях изображений испытуемого образца 10, формируемых оптическими системами 2 и 7, устанавливают многоэлементные фотоприемники 3 и 8, выполненные в виде линейных (или матричных) формирователей видеосигналов, имеющих до 1024 линейно расположенных светочувствительных элементов, расстояние между которыми не превышает 15 мкм. В случае матричных многоэлементных фотоприемников число линеек светочувствительных элементов может доходить до 512. На выходах формирователей видеосигналов формируются напряжения, пропорциональные световому потоку, падающему на каждый из светочувствительных элементов.

Оптическую часть устройства юстируют следующим образом.

Многоэлементный фотоприемник 3 устанавливают в плоскости изображения испытуемого образца 10, исходя из следующих условий.

Если граница изображения от испытуемого образца 10 (граница свет-тень) в месте ожидаемой деформации является прямолинейной, то используют линейный многоэлементный фотоприемник. В этом случае многоэлементный фотоприемник 3 устанавливают таким образом, чтобы линейка его

светочувствительных элементов была расположена строго вдоль линии раздела свет- тень в плоскости изображения испытуемого образца 10, создаваемого оптической системой 2, и затем сдвигают в этой плоскости на заданное расстояние в направлении, перпендикулярном линейке светочувствительных элементов фотоприемника в сторону тени, если ожидается утонение испытуемого образца.

0 Если граница свет-тень испытуемого образца в месте ожидаемой деформации не является прямолинейной (испытуемые образцы сложной формы), то используют . матричный многоэлементный фотоприемник. В этом случае матричный фотоприемник

5 устанавливают таким образом, чтобы интересуемый участок границы свет-тень попадал в поле зрения матричного многоэлементного фотоприемника.

Многоэлементный фотоприемник 8 с

Q помощью юстировочных элементов устанавливают таким образом, чтобы линейка (или одна из линеек) его светочувствительных элементов была строго перпендикулярна границе свет-тень испытуемого образца в плоскости его изображения, создаваемого опти5 ческой системой 7. Контроль за юстировкой формирователей видеосигналов осуществляют визуально, например, с помощью осциллографа, входящего в блок 5 обработки и регистрации, на экране которого высвечиваются световые распределения вдоль линеек светочувствительных элементов многоэлементных фотоприемников 3 и 8. Блок 4 управления вырабатывает сигналы, необходимые для работы многоэлементных фотоприемников 3 и 8, и связан с блоком 5 обработки результатов и регистрации. Блок ,5 обработки результатов и регистрации обрабатывает сигналы, поступающие с многоэлементных фотоприемников (отцифровывает их, заносит в оперативную память, обрабатывает информацию в соот0 ветствии с заданной программой и выводит ее на дисплей, цифропечать или графопостроители, выдает сигналы, необходимые для работы механизма 9 перемещения многоэлементного фотоприемника 8).

После выполнения юстировочных опе5 раций блок 5 обработки и регистрации в случае, когда используется матричный многоэлементный фотоприемник 3, запоминает номера тех элементов в его строках, к&- торые соответствуют светлой границе изображения. После начала деформации эта гра ница начинает смещаться. Блок 5 обработки и регистрации находит ту строку (строки) матричного многоэлементного фотоприемника 3, в которой происходят наиболее быстрые смещения световых распредеj лений, и вырабатывает сигнал, который устанавливает механизм 9 перемещения в соответствующее рабочее положение, которое позволяет многоэлементному фотоприемнику 8 провести измерения деформации в

0

интересуемом месте. После этого блок 5 обработки и регистрации запоминает серию световых распределений вдоль линейки (линеек) светочувствительных элементов многоэлементных фотоприемников вплоть до момента разрушения образца, обрабатывает эту информацию и выводит результаты на графопостроители и цифропечать.

В случае, когда используется линейный многоэлементиый фотоприемник (прямолинейная граница свет-тень и образование «шейки) блок 5 обработки и регистрации находит те элементы в линейке многоэлементного фотоприемника 3, на которых начинает появляться сигнал, и устанавливает механизм перемещения многоэлементного фотоприемника 8 в рабочее положение.

Устройство позволяет не только проводить измерения деформации образцов, но и провести измерения размеров образца до и после его разрушения. Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет более точно определить момент и место образования деформации в основном из-за уменьшения размера светочувствительных элементов. Оно позволяет также повысить точность измерения деформаций в любом заданном месте (в том числе и в месте образования утонения) из-за применения линейных (матричных) многоэлементных фотоприемников, расстояние между светочувствительными элементами в строках которых не превышает 15 мкм.

Формула изобретения

Устройство для измерения деформаций образца, содержащее последовательно расположенные вдоль оптической оси осветитель, оптическую систему, многоэлементный фотоприемник и соединенные с ним блок управления и блок обработки результатов измерения и регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено светоделительной пластиной,

установленной между осветителем и оптической системой, второй оптической системой и вторым многоэлементным фотоприемником, расположенными последовательно по ходу уча, отраженного от светоделительной пластины, и блоком перемещения второго фотоприемника, выход второго фотоприемника соединен с блоком управления и блоком обработки результатов измерения и ре- г 1страции, а блок перемещения второго многоэлементного фотоприемника соединен с блоком обработки результатов измерения и регистрации.

Изобретение относится к экспериментальному определению деформаций в твердых телах оптическими методами. Цель изобретения - повышение точности измерений деформаций. Устройство содержит светоделительную пластину 6, установленную между осветителем 1 и оптической системой 2, вторую оптическую систему 7 и второй многоэлементный фотоприемник 8, расположенный по ходу луча, отраженного от светоделительной пластины 6, и блок 9 перемещения второго фотоприемника 8. Выход второго фотоприемника 8 соединен с блоком 4 управления и блоком 5 обработки результатов измерения и регистрации, а блок 9 перемещения второго фотоприемника 8 соединен с блоком 5 обработки результатов измерений и регистрации. Устройство позволяет не только проводить измерение деформации образцов, но и провести измерения размеров образца до и после его нагру- жения. 1 ил.Q .10 1C ;о ;о Од