湖南光學(xué)數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)應(yīng)變與運動測量系統(tǒng)

光學(xué)應(yīng)變測量系統(tǒng)（DIC）普遍應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，用于測量和驗證不同工況下結(jié)構(gòu)的形變和振動情況，以一種高精度、非接觸式、可視化全場測量的方式，替代傳統(tǒng)的引伸計和應(yīng)變片測量方法。該系統(tǒng)能夠方便地整合到例如環(huán)境測試箱、風(fēng)洞、疲勞測試臺等測試環(huán)境，提供飛機制作過程中的材料測試、零部件檢測、整機檢測等各階段的位移、應(yīng)變測量等數(shù)據(jù)。飛機在高速飛行時由于氣體與蒙皮材料表面摩擦，使大量動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿鬟f到蒙皮表面，所以蒙皮材料在不同攻角、風(fēng)速、溫度中都會受到一定的影響。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，三維應(yīng)變測量技術(shù)也在不斷改進和完善。湖南光學(xué)數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)應(yīng)變與運動測量系統(tǒng)

車用覆蓋板鋼板材料CAE分析面臨著獲取高應(yīng)變速率下的應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)獲取難的問題，需通過實驗獲取鋼材在高應(yīng)變速率下的應(yīng)變數(shù)據(jù)。光學(xué)非接觸應(yīng)變測量方式：過去通常采用應(yīng)變片測量，通過超高速動態(tài)應(yīng)變儀，將應(yīng)變的動態(tài)過程記錄下來，用于測量隨時間變化的動態(tài)應(yīng)變。應(yīng)變片測的是兩點之間單向數(shù)據(jù)，獲取兩點之間應(yīng)變的平均值，無法獲取大尺寸鋼板視場范圍內(nèi)的所有點數(shù)據(jù)；無法實時記錄整個實驗的動態(tài)變形過程，無法針對覆蓋板不同區(qū)域做不同分析。上海掃描電鏡數(shù)字圖像相關(guān)測量系統(tǒng)DIC方法具有全場測量、高靈敏度、高精度等優(yōu)點，特別適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)測試等領(lǐng)域。

   振弦式應(yīng)變測量傳感器的研究起源于20世紀(jì)30年代，其工作原理如下：鋼弦在一定的張力作用下具有固定的自振頻率，當(dāng)張力發(fā)生變化時其自振頻率也會隨之發(fā)生改變。當(dāng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)變時，安裝在其上的振弦式傳感器內(nèi)的鋼弦張力發(fā)生變化，導(dǎo)致其自振頻率發(fā)生變化。通過測試鋼弦振動頻率的變化值，能夠計算得出測點的應(yīng)力變化值。振弦式應(yīng)變測量傳感器的特點是具有較強的抗干擾能力，在進行遠距離輸送時信號失真非常小，測量值不受導(dǎo)線電阻變化以及溫度變化的影響，傳感器結(jié)構(gòu)相對簡單、制作與安裝的過程比較方便。

數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC）：原理：通過比較物體變形前后兩幅或多幅數(shù)字圖像中特征點的位移變化，來計算物體的應(yīng)變場。優(yōu)點：全場測量、精度高、易于實現(xiàn)。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于材料測試、結(jié)構(gòu)監(jiān)測等領(lǐng)域。電子散斑干涉術(shù)（ESPI）：原理：通過將激光照射到物體表面，并利用CCD相機記錄物體表面散射的光波干涉條紋，來測量物體表面的微小變形。特點：高靈敏度、高分辨率。激光干涉儀法：原理：利用激光干涉原理測量物體表面的位移變化，進而推導(dǎo)出應(yīng)變。應(yīng)用：適用于高精度測量和動態(tài)應(yīng)變測量。數(shù)字圖像相關(guān)法：記錄物體表面在受力或變形過程中的影像序列，通過分析位移或形變信息來計算物體的應(yīng)變值。

可以采用相似材料結(jié)構(gòu)模型實驗的手段，以鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為研究對象，通過數(shù)字散斑的光學(xué)非接觸應(yīng)變測量方式，獲取強烈地震作用下模型表面的三維全場位移及應(yīng)變數(shù)據(jù)。應(yīng)變計作為應(yīng)變測量的工具，存在著貼片過程繁瑣，測量精度嚴(yán)重依賴其貼片質(zhì)量，對環(huán)境溫度敏感等問題。此外，應(yīng)變計無法進行全場測量，難以捕捉到關(guān)鍵位置的變形出現(xiàn)的初始位置，當(dāng)框架結(jié)構(gòu)發(fā)生較大范圍變形或斷裂，應(yīng)變計在試件出現(xiàn)斷裂時容易損壞，影響測試數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在汽車工程領(lǐng)域，光學(xué)非接觸測量可以用于測量汽車零部件在受力情況下的應(yīng)變分布，優(yōu)化汽車設(shè)計。浙江全場三維非接觸變形測量

光學(xué)非接觸應(yīng)變測量利用全息干涉術(shù)和激光散斑術(shù)，通過光的干涉和散斑圖案分析物體表面應(yīng)變。湖南光學(xué)數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)應(yīng)變與運動測量系統(tǒng)

   在橋梁靜動載試驗時，如何減小應(yīng)變測試中的各種干擾因素，提高檢測效率和測量數(shù)據(jù)的可信度，是長期以來工程師們一直在苦苦探索的問題。經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，終于研發(fā)成功了一種可裝配式多用途應(yīng)變測量傳感器，成功地應(yīng)用在了多座橋梁的靜動載試驗中，有效解決了橋梁靜動載試驗中應(yīng)變測量時遇到的一系列問題，特別是惡劣環(huán)境下的應(yīng)變測試問題。應(yīng)變片由兩個相同的敏感柵重疊配置，可以抵消所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)噪聲。導(dǎo)線采用絞合線，同樣可以抵消感應(yīng)噪聲，因此該應(yīng)變片不易受交變磁場的影響。湖南光學(xué)數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)應(yīng)變與運動測量系統(tǒng)