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偏光應(yīng)力儀對玻璃材料內(nèi)部應(yīng)力的測量原理

更新時間:2020-09-17   點(diǎn)擊次數(shù):815次
   偏光應(yīng)力儀被廣泛應(yīng)用于玻璃、塑料等透明材料內(nèi)部應(yīng)力的檢測。本文介紹了基于光強(qiáng)方法的光學(xué)相位延遲量值復(fù)現(xiàn)的基本原理,以及相應(yīng)的測量裝置,并對光學(xué)相位延遲量值的傳遞過程和有關(guān)問題進(jìn)行了闡述。
  
  透明材料,如玻璃,存在的內(nèi)應(yīng)力是其重要的物理指標(biāo)。這種應(yīng)力的存在,不僅使材料表面隨時間緩慢變形,嚴(yán)重影響成像質(zhì)量,而且在應(yīng)力分布不均勻的情況下,也可能引起自爆。近年來出現(xiàn)的幕墻玻璃自爆事故和啤酒瓶安全事故就是其中的典型案例。所以,對這類材料內(nèi)部應(yīng)力的準(zhǔn)確測量就顯得尤為重要。
  
  測試玻璃瓶樣品的受力性能,核心部件是偏光應(yīng)力儀內(nèi)置的光學(xué)波片。實驗一開始,光學(xué)波片可利用對光的漫反射和折射原理,經(jīng)光源吸收玻璃后進(jìn)行雙折射,從而進(jìn)入人眼。再加上玻璃瓶各部分受力不同,導(dǎo)致進(jìn)光眼路徑也不同,這中間就形成了光程差。另外,光學(xué)波片的質(zhì)量直接與儀器測得的結(jié)果有關(guān),因此必須保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
  
  當(dāng)前,市場上用來測量透明材料內(nèi)部應(yīng)力的儀器主要是偏光應(yīng)力儀(又稱偏光儀)。該方法以應(yīng)力雙折射法為基礎(chǔ),即:玻璃為各向同性體,各方向折射率相同。玻璃體中若存在應(yīng)力,則各向同性的性質(zhì)將被破壞,導(dǎo)致折射率的改變,而兩個主應(yīng)力方向上的折射率不再相同,則會發(fā)生雙折射。兩次折射引起光學(xué)相位延遲,相位延遲值與應(yīng)力值的關(guān)系如下所示:應(yīng)力光學(xué)常數(shù),是物性常數(shù),只與玻璃品種有關(guān)。只需測得相位延遲值,就能知道材料的內(nèi)部應(yīng)力。另外,絕大多數(shù)的應(yīng)力儀都給出了相位延遲值。
  
  盡管這項試驗關(guān)系到人們的生命安全,但由于相關(guān)的校準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范和檢定規(guī)程尚未制定,相關(guān)的量傳系統(tǒng)尚未完善,所以應(yīng)力儀的校準(zhǔn)一直存在問題。

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