在材料科学、结构工程与生物力学等领域,应变测量是揭示材料力学行为、评估结构安全性的关键手段。传统应变测量依赖电阻应变片、引伸计等接触式传感器,虽具有高精度与低成本优势,但在高温、腐蚀、高速加载或微纳尺度等极端条件下,接触式方法的局限性日益凸显。光学非接触应变测量技术凭借其非侵入、全场测量、高空间分辨率及动态响应能力,正逐步成为复杂环境下应变分析的优先选择工具。本文将从光学测量的物理基础出发,系统梳理主流技术路线,探讨其技术挑战与创新方向,并结合典型应用场景展现其工程价值。研索仪器光学非接触应变测量,捕捉材料细微形变动态。广西全场三维非接触式测量装置

光学应变测量的历史可追溯至19世纪干涉仪的发明,但其真正从实验室走向工程应用,得益于20世纪中叶激光技术、计算机视觉与数字信号处理的突破。纵观其发展历程,可划分为三个阶段:激光器的出现使高相干光源成为可能,推动了电子散斑干涉术(ESPI)与云纹干涉术的诞生。ESPI通过记录物体变形前后的散斑干涉图,利用条纹分析提取位移场,实现了全场应变测量,但依赖胶片记录与人工判读,效率低下。与此同时,全息干涉术在理论层面证明了光学测量可达波长级精度,却因防振要求苛刻而局限于静态测量。江西哪里有卖DIC非接触式变形测量无需接触被测物,研索光学应变测量规避干扰,获取更真实材料力学响应。

针对特殊场景的技术难点,研索仪器推出了一系列专项解决方案。在介观尺度测量领域,µTS 介观尺度原位加载系统填补了纳米压头与宏观加载设备之间的技术空白,通过将 DIC 技术与光学显微镜相结合,可获取 10μm-10mm 尺度下的局部应变场精细数据,为材料微观力学行为研究提供有力工具。面对极端环境测试需求,MML 极端环境微纳米力学测试系统展现出强大的环境适配能力,能够在真空环境下 - 100℃至 1000℃的宽温度范围内稳定工作,实现纳米级力学性能测试,攻克了高温合金、陶瓷等材料在极端条件下的测量难题。
实际光学应变测量系统往往综合利用多种物理机制。例如,数字图像相关法(DIC)同时依赖光强调制与几何变形约束,而电子散斑干涉术(ESPI)则结合了相位调制与散斑统计特性,这种多机制融合提升了测量的鲁棒性与精度。数字图像相关法(DIC):从实验室到工业现场的普适化技术DIC通过对比变形前后两幅数字图像的灰度分布,利用相关函数匹配算法计算表面位移场,进而通过微分运算获得应变场。其流程包括:表面随机散斑制备、图像采集、亚像素位移搜索、全场应变计算。技术优势DIC的突破在于其普适性:对测量环境无特殊要求(可适应高温、真空、腐蚀等极端条件),对被测物体形状无限制(平面、曲面、复杂结构均可),且支持静态、动态、瞬态全过程测量。现代高速相机与GPU并行计算技术的发展,使DIC的实时处理速度突破每秒千帧,满足冲击等瞬态过程分析需求。机械式应变测量已有很长的历史。

近年来,DIC技术向三维化与微型化演进。三维DIC通过双目视觉或多相机系统重建表面三维形貌,消除平面DIC因出平面位移导致的测量误差,在复合材料层间剪切测试中展现出独特优势。微型DIC则结合显微成像技术,实现微米级分辨率的应变测量,为MEMS器件、生物细胞力学研究提供利器。干涉测量以光波波长为基准,通过检测干涉条纹变化实现纳米级位移测量。根据干涉光路设计,可分为电子散斑干涉术(ESPI)、云纹干涉术与光纤干涉术等分支。光学非接触应变测量就找研索仪器科技(上海)有限公司!江西全场三维数字图像相关应变测量装置
研索仪器光学非接触应变测量系统具有亚微米级位移分辨率,应变测量精度达0.005%。广西全场三维非接触式测量装置
土木工程桥梁、建筑结构的荷载试验应变监测;混凝土、钢结构的长期变形跟踪;隧道、大坝的位移与应变安全监测。5. 电子电器芯片、电路板在温度循环中的热应变分析;手机、笔记本电脑外壳的抗压 / 抗摔应变测试;电池封装结构的变形监测。散斑制备:DIC 技术需在被测物体表面制作均匀散斑(喷漆 / 贴纸),影响测量精度;环境要求:激光干涉法对振动、温度变化敏感,需在实验室或稳定环境下使用;数据处理:选择自带专业分析软件的设备,减少后期数据处理工作量;校准需求:定期对设备进行校准(如激光干涉仪需每年校准一次),确保数据准确性。广西全场三维非接触式测量装置