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。光学非接触应变测量就找研索仪器科技(上海)有限公司!西安VIC-2D非接触式测量装置

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。安徽光学非接触应变测量系统研索仪器VIC-3D非接触全场变形测量系统可用于科研实验复合材料分层失效研究,微电子封装焊点疲劳评估。

光学非接触应变测量的崛起源于对传统测量痛点的攻破。接触式测量中,应变片的粘贴会改变材料表面应力状态,引伸计的夹持力可能导致样品早期损伤,而这些干扰在航空航天钛合金构件、半导体晶圆等精密测试场景中足以造成数据失真。更关键的是,传统方法同时监测数十个测点,对于复合材料裂纹扩展、混凝土结构变形等非均匀变化,根本无法完整还原全场力学响应。光学非接触应变测量技术彻底改变了这一局面,其原理是通过光学系统捕获物体表面的特征信息,利用数字算法实现变形量的计算。
相位调制机制光波在传播过程中,材料变形引起的光程差会改变其相位分布。以干涉测量为例,两束相干光在变形表面反射后产生干涉条纹,条纹位移量与表面变形呈线性关系。通过相位解包裹算法,可将干涉条纹转化为连续相位场,进而计算应变分布。相位调制技术具有亚波长级灵敏度,但需严格控温以消除空气折射率波动干扰。频率调制机制多普勒效应是频率调制的典型体现。当激光照射到运动或变形表面时,反射光频率会发生偏移,偏移量与表面速度成正比。激光多普勒测振仪(LDV)通过检测频率偏移实现振动速度测量,而集成多普勒效应的应变测量系统则可进一步通过速度梯度计算应变率。此类技术适用于高速动态过程分析,但设备成本较高且对被测表面反射率敏感。光学三维应变测量技术达到了非接触性、无破坏性、精度和分辨率高以及测量速度快等特点。

典型应用场景(结合工业 / 研发需求)1. 材料研发与测试金属 / 复合材料的拉伸、压缩、弯曲、疲劳试验中的应变监测;橡胶、塑料等柔性材料的大变形应变测量;高温合金在极端温度下的热应变分析。2. 汽车制造车身结构在碰撞试验中的变形与应变分布;发动机缸体、底盘部件的振动应变监测;汽车玻璃、内饰件的装配应力检测。3. 航空航天机翼、机身结构的静态 / 动态应变测试;航天器外壳在热真空环境下的热变形测量;发动机叶片的高速旋转应变监测。研索仪器VIC-3D非接触全场变形测量系统非接触适应性强,可兼容金属、复合材料、生物软组织等各类材质。福建VIC-3D数字图像相关测量
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。西安VIC-2D非接触式测量装置
近年来,人工智能与光学测量的深度融合催生了新一代智能应变感知系统。深度学习算法直接处理原始图像,自动提取应变特征,处理速度较传统DIC提升100倍以上。例如,卷积神经网络(CNN)在低对比度散斑图像中仍可准确预测应变场,误差小于0.005με;图神经网络(GNN)则通过构建像素间拓扑关系,提升了复杂纹理表面的测量鲁棒性。多模态融合成为另一重要趋势。DIC与红外热成像结合,可同步分析热应力与机械应变;光纤传感与声发射技术集成,能区分结构变形与裂纹扩展信号。在核反应堆压力容器监测中,光纤干涉仪与超声导波传感器的协同工作,实现了毫米级蠕变位移与微米级裂纹的联合检测。西安VIC-2D非接触式测量装置