數碼光彈儀是一種基于偏振光干涉原理的精密光學測量設備,廣泛應用于材料力學性能測試、透明構件應力分析和工業無損檢測等領域。其核心功能是通過捕捉材料內部因應力產生的雙折射現象,生成直觀的彩色條紋圖(等色線),從而定量分析主應力差值。以下是規范的使用細節:
一、開機前準備與檢查
1. 環境要求
確保實驗室避光且無強氣流干擾,避免陽光直射或空調直吹導致溫度波動。理想工作溫度為20±5℃,相對濕度<60%。
檢查防震臺穩定性,必要時加裝減震墊,防止微小振動影響光路準直性。
2. 設備自檢
開啟主機電源后,觀察激光源是否正常啟動(通常為紅色或綠色光束)。
驗證CCD相機預覽畫面清晰度,若出現噪點或暗角,需重新調整鏡頭焦距。
確認起偏鏡、檢偏鏡及四分之一波片的初始位置已歸零位(可通過軟件復位功能實現)。
二、樣品制備與裝夾
1. 樣品要求
待測樣品須為透明或半透明材質(如玻璃、樹脂、晶體等),表面拋光處理以消除散射噪聲。
非標稱樣品需加工成薄片狀(厚度建議≤5mm),過大尺寸可能導致邊緣應力集中失真。
2. 精準定位
將樣品置于旋轉載物臺中心,調節三維移動平臺使樣品處于光路焦點區域。
通過側視攝像頭輔助對齊,確保激光束垂直穿透樣品幾何中心,偏差不超過±0.1mm。
三、參數設置與數據采集
1. 基礎配置
選擇匹配的波長濾片(常用鈉光燈λ=589nm或半導體激光器λ=635nm),匹配材料敏感波段。
設定曝光時間(典型值50-200ms)與增益系數,優先采用自動曝光模式適應不同透光率樣品。
2. 同步控制
啟動連續旋轉起偏鏡功能,配合高速攝像機實時采集多角度干涉圖像。
在軟件界面勾選“相位解包裹”算法,將環形條紋轉換為連續灰度圖用于精確計算。
四、數據分析與保存
1. 實時解析
利用內置軟件識別等色線間距,根據公式Δσ=N×f/t計算主應力差(N為條紋級數,f/t為材料常數)。
對復雜應力場可采用傅里葉變換分離正交雙折射信號。
2. 報告輸出
導出原始圖像時保留EXIF參數(含曝光時間、光圈值等),便于后續溯源。
建立實驗數據庫,關聯載荷條件與條紋演化過程,生成動態應力云圖。
五、日常維護要點
每日用防靜電刷清理光學鏡片,禁用有機溶劑擦拭;
每月檢查激光管功率衰減情況,及時更換老化模塊;
長期不用時關閉快門阻擋激光,加蓋防塵罩保護CCD感光芯片。
通過嚴格遵循上述操作規范,可充分發揮數碼光彈儀的高靈敏度優勢,獲得分辨率達0.01MPa的應力測量精度。建議結合有限元模擬結果進行交叉驗證,提升數據可信度。