基于光干涉法的光学玻璃应力测量方法研究
玻璃应力仪原理
玻璃应力仪原理
玻璃应力仪是一种用于测量玻璃内部应力的仪器。
其原理基于光学折
射和双折射现象。
首先，将被测玻璃样品放置在玻璃应力仪的工作台上。
然后，通过一
个光源发出的光线经过一系列透镜和偏振片后，射向样品表面。
当光
线穿过玻璃时，它会发生折射和双折射现象。
这些现象会导致光线的
振动方向发生变化，并且在样品内部形成一个复杂的干涉图案。
接下来，通过移动一个检测器来扫描干涉图案，并记录下每个点处的
干涉条纹数。
这些数据可以被用来计算出每个点处的相位差异，从而
得到样品内部应力分布情况。
具体地说，当光线穿过受压应力区域时，其传播速度会变慢，并且振
动方向也会发生改变。
相反地，当光线穿过拉伸应力区域时，则传播
速度加快，并且振动方向也会有所变化。
因此，在不同位置处记录下
的干涉条纹数就可以反映出样品内部应力的大小和方向。
总之，玻璃应力仪通过光学干涉原理，利用光线在玻璃中的传播速度
和振动方向变化来测量玻璃内部应力。
该仪器具有高精度、高分辨率、非接触式等优点，被广泛应用于玻璃制造、加工和质量控制等领域。
利用光学干涉技术测量应力分布
利用光学干涉技术测量应力分布随着工业与科技的不断发展，利用光学干涉技术来测量应力分布已经成为了一种重要的测量方法。
这种测量方法可以在材料加工、材料研究等领域得到广泛应用，使我们能够更好地了解材料的性能，从而更好地研究和开发出更加高效的工艺与材料。
利用光学干涉技术测量应力分布，主要是通过利用光的波动规律和干涉现象来测量物体内部的应力分布。
这种方法具有精度高、非接触式、实时性等诸多优点，可以被应用于多种材料的实验研究中。
在实际应用中，我们通常使用的是双曲线干涉仪和激光干涉仪等设备。
这些设备可以通过光束的反射和干涉来测量出物体内部每个小区域的光程差，从而得出其应力分布情况。
这些仪器的具体原理及操作方法在这里不再详细讲述。
利用这种方法可以得到准确的应力分布数据，可以在很大程度上帮助我们了解材料的性能和缺陷。
例如，我们可以通过对物体的加工过程中的应力分布进行测量来优化生产工艺和改善产品质量。
同时，我们也可以通过测量材料的应力变化情况，来预测材料未来的使用寿命和损坏情况。
除了在工业应用方面，利用光学干涉技术测量应力分布还可以应用在材料科学的研究中。
例如我们可以通过测量材料内部不同区域的应力分布，来研究材料不同阶段的塑性变形，探究材料变形的机理和规律。
这对于开发更加高效的新材料和解决工程材料失效的问题具有重要意义。
总之，利用光学干涉技术测量应力分布是一种非常重要的测量方法。
它可以广泛应用于材料加工、科学研究等领域，可以帮助我们更好地了解材料性能和缺陷，促进材料和生产工艺的优化和改善。
虽然这种技术存在一定的局限性，但其已经成为了研究材料应力分布的重要方法之一，值得我们继续深入研究和应用。
玻璃应力图像处理测量方法研究_吕岑
l.6陕西科技大学学报Dec.2005 V ol.23JOU R N AL O F SH AA N XI U N IV ERSIT Y OF SCI EN CE&T ECH NO L OG Y#65# *文章编号:1000-5811(2005)06-0065-04玻璃应力图像处理测量方法研究吕岑1,刘新年2,李秦君1(1.陕西科技大学电气与电子工程学院,陕西咸阳712081;2.陕西科技大学材料科学与工程学院,陕西咸阳712081)摘要:玻璃中的应力会影响玻璃制品的性能,现有的测量方法速度慢、效率低。
作者在文中从理论上分析了偏振光干涉光学图像与玻璃内部应力的分布关系,并通过对比实验测定了玻璃的应力分布,结果表明,图像处理方法得到的玻璃应力数值与使用应力仪测得的数值的绝对偏差小于1nm,相对偏差在3%以内,说明采用图像处理方法测量玻璃的应力值分布与大小是可行的。
关键词:玻璃应力;应力测量;图像处理;偏振光干涉中图分类号:TQ171.1+14;O436.3文献标识码:A0引言在玻璃生产中,玻璃内部的永久应力是人们关心的主要问题之一。
永久应力的测量主要采用光学方法,即测定应力造成的应力双折射。
目前广泛使用的测量应力方法可分为定性法、塔尔蒂法、巴比涅法、塞纳蒙法等〔1,2〕,这些检测方法只能逐点测量,速度慢、效率低,已满足不了现代实际生产的需求。
本研究根据偏振光的干涉原理,运用数字图像处理技术对玻璃应力图像进行分析处理,实现了玻璃应力的测量。
1测量原理1.1应力差与光程差的关系如果玻璃中存在应力,其各向同性受到破坏,则两主应力方向光的折射率不再相同,导致双折射。
光的折射率与玻璃主应力值的关系如下〔2〕:n x-n y=c b(R x-R y)(1)式中n x、n y分别为光在x及y方向的折射率,R x、R y分别为x及y方向玻璃的应力,c b是仅与玻璃品种有关的物性常数,称为应力光学常数。
当线偏振光透过厚度为t且有应力分布的玻璃时,光振动矢量分裂为两个分别在x及y应力方向振动的分量,如v x、v y分别为两光矢分量的速度,则透过玻璃所需的时间分别为t/v x和t/v y,两分量之间不再同步,而是存在光程差D:D=c(t/v x-t/v y)=t(n x-n y)(2)式中c为真空中的光速。
基于光干涉法的光学玻璃应力测量方法研究
基于光干涉法的光学玻璃应力测量方法研究郭长立;杨曼;郭朝霞;王守全;杨易【摘要】以平板理论为基础,利用牛顿环应力变形导致干涉图样的微小变化,提出一种基于先干涉法测量玻璃体应力的无损测量方法.理论推导出牛顿环曲率半径与应力之间的变换关系,利用自行设计的可安装在牛顿环仪上的施压装置,实验研究了施加应力与干涉图样的变换关系,通过理论分析与实验比较,证明了用牛顿环干涉法测量应力的可行性.利用该装置及方法对光学玻璃试样的应力进行测量,测量结果与实际施加的应力进行比较,误差最小为0.8％.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2015(036)006【总页数】8页(P923-930)【关键词】光干涉法;应力测量;平板理论;牛顿环;应力施加装置【作者】郭长立;杨曼;郭朝霞;王守全;杨易【作者单位】西安科技大学理学院,陕西西安710054;西安科技大学理学院,陕西西安710054;西安科技大学理学院,陕西西安710054;西安科技大学理学院,陕西西安710054;西安科技大学理学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TN206;TQ171牛顿环是典型的等厚干涉装置，应用领域广泛，可用于测量透镜表面曲率半径、测量液体折射率、判断透镜表面凹凸、检测光学元件表面质量等[1]。
在应用牛顿环测透镜曲率半径过程中，由于透镜和平板玻璃的接触面会受力变形，使二者不再是理想点接触，导致较大测量误差[2-3]。
本文利用应力变形这一影响测量误差的因素，借助应力作用下牛顿环干涉图样的微小变化，以平板理论为基础，理论推导出牛顿环曲率半径与应力之间的变换关系，应用自行设计的可安装在牛顿环仪上的施压装置，探索研究一种基于光干涉法测量光学玻璃应力的无损测量方法。
牛顿环实验装置结构如图1所示，在一块水平的玻璃片B上，放一曲率半径R很大的平凸透镜A，上下2块玻璃用3个固定螺丝连接，用来调节A和B的相对位置，以改变牛顿环的形状和位置，同时上面的平凸透镜A将固定螺旋的张力传递到下面圆板玻璃B的中心[4]。
一种测量光学玻璃应力的光谱方法
m 2P+ U= 2KP1 Q( K1 ) d
( 6)
(m - 1) 2P+ U= 2KP2 Q( K2 ) d
由式 ( 6)得到级次 m 为:
m=
1-
K1 K2
Q( K2 ) Q( K1 )
U- 2P
2P
K1 K2
Q( Q(
K2 K1
) )
-
1
U= P; m = 0, 1, 2, 3, , ( 7)
片, 得到其 K) T 曲线; 此时, 曲线在 633 nm 处出
现极大值。然后插入被测玻璃, 玻璃应力引入新
的延迟量, K) T 曲线极大值点开始偏移 633 nm 到新的位置 K。这样便可通过两次测量的极值位
置得到延迟量的变化量, 即由玻璃应力引起的延
迟量。此延迟量一般用钠黄光 ( K= 58913 nm )通 过 1 cm 厚的玻璃 o 光和 e 光产生的光程差来表
光谱扫描精度为 0125 nm 时, 系统测量误差小于 014 nm。
关键词: 光学玻璃; 光谱方法; 应力测量
中图分类号: TM 930. 12
文献标志码: A
文章编号: 1671- 0436( 2010) 04- 0062- 04
A Spectroscop ic M ethod for M easuring Stress of Optical G lass
K ey w ord s: opt ical g lass; spectro scopic m etho d; stressm easure
0 引言
光学玻璃在退火不均匀或者光学元件安装不 当时都会在内部产生应力, 从而出现双折射性质, 使通过光学玻璃的波面发生变形, 严重影响光学 元件的成像质量, 因此在加工光学元件前, 必须对 玻璃材料的应力进行测量, 否则会造成严重的浪 费和损失。同时, 应力的大小是衡量光学玻璃性 能的重要指标之一, 因此精确地测量光学玻璃的 应力是非常必要和有意义的。
玻璃瓶罐内应力试验方法
玻璃瓶罐内应力试验方法玻璃瓶罐内应力试验方法介绍玻璃瓶罐内应力试验是一种对玻璃瓶罐内部应力进行测量和评估的方法。
通过了解玻璃瓶罐内部应力的情况，可以提前发现潜在的瓶罐损坏风险，有助于保障瓶罐在运输和使用过程中的安全性。
本文将介绍几种常用的玻璃瓶罐内应力试验方法。
方法一：投影法•原理：投影法是一种直接测量玻璃瓶罐内应力的方法。
首先将一束光通过待测的瓶罐，然后将光投射到一个屏幕上，通过观察屏幕上的光斑形状变化，可以判断瓶罐内应力的大小和分布情况。
•优点：投影法测量简单、直观，结果可立即得出。
•缺点：需要专用的设备进行测量，对光源要求较高，适用于较小体积的瓶罐。
方法二：压力法•原理：压力法是一种间接测量玻璃瓶罐内应力的方法。
通过在瓶罐内施加外部压力，观察瓶罐的变形情况，从而推断出内部应力的大小。
•优点：压力法无需额外的设备，简单易行。
•缺点：结果的准确性较差，需要通过一定的经验进行判断。
方法三：雷利法•原理：雷利法是一种基于声音原理的玻璃瓶罐内应力试验方法。
通过在瓶罐墙体上敲打，观察声音的变化，可以判断出瓶罐内应力的大小和分布情况。
•优点：雷利法操作简单，结果可直接听到声音的变化，便于判断。
•缺点：需要一定的经验和技巧来分辨不同声音之间的差异。
方法四：光栅法•原理：光栅法是一种利用光学原理测量玻璃瓶罐内应力的方法。
在瓶罐上安装光栅，通过测量光栅中形变引起的光强变化，可以计算出瓶罐内应力的大小和分布情况。
•优点：光栅法测量结果准确可靠，适用于各种体积的瓶罐。
•缺点：需要专用的设备，操作相对较复杂。
方法五：热释光法•原理：热释光法是一种利用热释光现象测量玻璃瓶罐内应力的方法。
通过在瓶罐表面加热并观察释放的热释光信号，可以推断出内部应力的大小和分布情况。
•优点：热释光法非接触性测量，不会对瓶罐产生破坏。
•缺点：需要专用设备，操作复杂，结果需要一定的分析处理。
结论以上介绍了几种常用的玻璃瓶罐内应力试验方法，包括投影法、压力法、雷利法、光栅法和热释光法。
玻璃应力检测方法
玻璃应力检测方法玻璃应力是指玻璃由于外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在玻璃内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并试图使玻璃从变形后的位置恢复到变形前的位置。
玻璃应力测试方法为无损测量的测试方法，需要深圳东仪精工设备有限公司专门提供的玻璃应力检测仪来完成检测。
玻璃应力检测仪因应用偏振光干涉原理检查玻璃内应力而得名，专业用于检测玻璃瓶应力指标，可用于安瓿瓶、西林瓶、输液瓶、酒瓶、罐头瓶、化妆品瓶等玻璃容器的应力指标检测，用于玻璃瓶的质量控制。
玻璃应力测试方法:1、将灵敏色片取下，将四分之一波片置入视场，调整偏光应力仪零点，使之呈暗视场。
2、把试样放入视场中，使试样的轴线与偏振平面成45°，这时侧壁上出现亮暗不同的区域。
3、旋转检偏镜直至侧壁上暗区聚会，刚好完全取代亮区为止。
4、绕轴线旋转供试品，借以确定最大应力区。
5、记录测得最大应力区的检偏镜放置角度，并用CHY-B玻璃瓶壁厚测厚仪分别测量两侧壁原的厚度(记录两侧壁壁厚之和)。
玻璃的应力直接影响到玻璃的强度。
玻璃的热炸裂是由于热应力过大而引起的；玻璃的受击破裂是由于玻璃受到机械冲击力或撞击力而产生的机械应力过大而导致的；玻璃的自爆是由于玻璃内部应力过大所致，另外，由于热钢化或化学钢化而使玻璃的强度增加，则是由于玻璃的表面压应力的增加所致。
所以，玻璃的应力与强度有着密不可分的关系。
而偏光应力仪可以检测的应力多数属于热应力。
热应力是由于温度梯度造成的。
这是因为玻璃是一种经高温熔融、快速冷却而固化的非晶态产品，所以在生产过程中，玻璃板面上各部位的温度变化不可能均匀一致，因此就会产生热应力。
正因如此，玻璃瓶需经过退火过程，但仍会有残留。
借助深圳东仪精工设备有限公司的玻璃应力检测仪，则可测定玻璃瓶的残余应力是否达到相关标准的规定。
以上就是深圳东仪精工设备有限公司关于玻璃应力检测方法的分享。
玻璃应力检测，在玻璃质量检测环节非常重要。
一种测量光学玻璃应力的光谱方法
一
种 测量 光 学玻 璃应 力 的光 谱 方 法
姚 文 卿 董 良威 邬 华芝
（ ． 州工 学 院 电 子信 息 与 电 气 工程 学 院 ， 苏 常 州 ２ ３０ ；． －ｌ 学 院 光 电工 程 学 院 ， 苏 常州 ２３０ ） １常 江 １０ ２２ ￣ｋ 工 ， １ 江 １０ ２
摘 要 ： 学玻 璃 的应力使其 出现 双折射性 质 ， 重影 响成 像 质 量和 导致 波 面形 变 ， 光 严 因此 需要进 行 精确 定量 的测 量 。为 了满足 高精度玻 璃应 力测量 的需求 ， 文章提 出了一种 测量应 力 的新 方法 ： 在
２ Ｓ ｈ ｏ ｆ ｈ ｔｅ ｃ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｃ ａ ｇ ｈ ｕ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｃ ａ ｇ ｈ ｕ２ ３ ０ ） ． ｃ ｏ ｌ ｏｏ ｌ ｔ ｃＥ ｇｎ ｅｉ ， ｈ ｎ ｚ ｏ ｎ ｔｕｅ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｈ ｎ ｚ ｏ １ ０ ２ ｏＰ ｅｒ ｎ ｉ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｒ ｆｉ ｅ ｃ ｒ ｐ ｒｉｓ ｏｆｏ ｉ ａ ｇ ａ ｓ ｃ ｕ ｅ ｔｅ ｓ ｗｏ ｄ ａ ｖ ｒｅ ｙ ｆｅ ｔｔ ｅ ｉ ａ ｅ ｔａ ｔ Ｂｉｅｒｎｇ ｎ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｐｔ ｌ ｌｓ ａ ｓ ｄ ｂｙ ｓｒ ｓ ｕｌ ｄ ｅ ｓ ｌ ａｆ ｃ ｈ ｍ ｇ ｅ ｃ ｑｕ ｌ ｙ ａ ｅ ｄ ｔ ａ ｅ ｆｏ ｔｄ ｆ ｒ ａｉ ｎ，ｈ ｔｎ ｅ ｓ ｐ ｅ ｉｅ ｑｕ ｎ ｉａｉｅ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ Ｔｏ ｍｅ ｔｔ ｅ ｄ — ａｉ ｎｄ ｌ ａ ｏ ｗ ｖ — ｎ ｅ ｏ ｍ ｔｏ ｔｕｓｉ ｅ ｄ ｒ ｃｓ ａ ｔｔｔ ａ ｕ ｅ ｎ ． ｅ ｈ ｅ ｔ ｒ ｖ ｍ ａ ｏ ｉ ｈ— ｒ ｃｓｏ ｌｓ ｔｅ ｓｍｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ａｎ ｗ ｔ ｏ ｏ ａ ｕ ｎ ｔｅ ｓｉ ｒ ｐ ｓ ｄ，． ． ｏ ａ ｄ ｎｄ ｆ ｒｈ ｇ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｇ ａ ｓｓｒ ｓ ａ ｕ ｅ ｎ ， ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｆ ｒｍｅ ｓ ｒ ｇ ｓｒ ｓ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｉ ｅ ｔ ｄ ｉ ｈ ｌ－ ａ ｅ ｐ ａｅａ ｅｂａ ｅｉ ｅ ｄ ｌｙ ｂａ ｅ ｈ ａ ｉ ｏ ｌｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐｉ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｓ ｓｅ ． ｅ ｓｒ ｓ ｆ ａｆｗ ｖ ｌｔ ｓｔ ｓ ｌｎ ｅａ ｓ ｄ ｏｎ ｔ ｅｔ ｄ ｔ ｎａ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｃ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｙ ｔ ｍ Ｔｈ ｔｅ ｓｏ ｈ ｒ ｉ
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基于光干涉法的光学玻璃应力测量方法研究
光学玻璃应力测量方法基于光干涉原理，通过测量光波在不同应力下经过玻璃时的折射率变化来获得玻璃应力的信息。
该方法具有高精度、非接触、无损、可实时测量等优点，被广泛应用于材料力学、地质学、工程领域等。
基于光干涉法的光学玻璃应力测量方法主要包括以下几个方面：
1. 基本原理：光干涉是指两束光波在相遇时发生干涉现象，干涉结果取决于两波的相位差。
玻璃表面的微小应力会导致光的相位差发生变化，因此可以通过测量光干涉条纹的变化来获得玻璃的应力信息。
2. 实验装置：实验装置包括激光光源、光学元件、检测器等。
激光光源发出单色、相干的光波；光学元件包括透镜、反射镜、波片等，用于调整和分割光路；检测器用于探测干涉条纹的变化。
3. 测量方法：测量方法分为直接法和间接法。
直接法是指将光束垂直入射到玻璃表面上，通过观察干涉条纹的变化来测量应力。
间接法是指将光束从侧面或背面照射到玻璃上，通过测量不同入射角度下的反射光干涉条纹来计算表面应力。
4. 应力分析：应力分析是将测量结果转化为应力分布的过程，常见的方法有线性回归法、有限元法、逆向分析法等。
总之，基于光干涉法的光学玻璃应力测量方法具有高精度、非接触、无损、可实时测量等优点，在材料力学、地质学、工程领域有着广泛应用前景。