光学应变测量的本质是通过分析光与材料表面相互作用后的信号变化,反推材料变形信息。这一过程涉及几何光学、物理光学与波动光学的综合应用,其物理机制可归纳为以下三类:光强调制机制当光照射到变形表面时,表面粗糙度、倾斜角度或遮挡关系的变化会直接导致反射光强分布改变。例如,在激光散斑法中,粗糙表面反射的激光形成随机散斑场,材料变形使散斑图案发生位移与变形,通过分析散斑相关性即可提取应变场。此类方法对光源稳定性要求较低,但易受环境光干扰,且空间分辨率受散斑颗粒尺寸限制。研索仪器光学非接触应变测量系统通过镜头切换实现宏观结构到微观特征(如晶粒)的应变分析。江西VIC-2D数字图像相关总代理

光纤干涉术:分布式传感的新范式光纤布拉格光栅(FBG)与法布里-珀罗(FP)干涉仪通过将光栅或腔体结构写入光纤,实现应变与温度的分布式测量。光纤传感器的抗电磁干扰、耐腐蚀与长距离传输特性,使其在桥梁健康监测、油气管道应变评估等场景中具有不可替代性。例如,港珠澳大桥健康监测系统部署了数千个FBG传感器,实时采集结构应变数据,保障大桥长期安全运营。激光散斑技术的本质是利用表面微观粗糙度对激光的散射效应形成随机强度分布,通过分析散斑图案变化反推表面变形。其发展历程可分为全息散斑干涉术、电子散斑干涉术与数字散斑相关法三个阶段。云南全场非接触测量研索仪器非接触光学测量仪具有亚微米级位移分辨率,可捕捉微小变形(如MEMS器件热膨胀)。

研索仪器基于 DIC 技术构建的产品矩阵,展现了光学非接触测量的全场景适配能力。作为美国 Correlated Solutions 公司(全球 DIC 技术创始者)的中国区合作伙伴,研索仪器引入的 VIC 系列产品涵盖从平面到立体、从静态到动态的全维度测量需求。VIC-2D 平面应变场测量系统以超过 1,000,000 数据点 / 秒的处理速度,支持光学畸变与 SEM 漂移校正,成为材料平面力学测试的高效工具;VIC-3D 表面应变场测量系统则实现了多尺度、多物理场的综合测量,其行业前沿的精度与可重复性,可满足从微观材料到大型结构的复杂测试需求。
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。应变测量十分复杂,多种因素会直接或间接地影响测量效果。

技术特点非接触性:避免接触式测量(如应变片)对被测物体的力学干扰,尤其适用于柔软材料、高温 / 低温环境、高速运动物体;高精度:应变测量精度可达 10⁻⁶~10⁻⁹量级,位移精度可达纳米级(激光干涉法)或微米级(DIC);全场测量:可同时获取被测物体表面任意点的应变 / 位移数据,而非单点测量,便于分析整体变形规律;适应性强:可用于高温、低温、高压、强腐蚀、高速运动等恶劣工况,兼容金属、复合材料、塑料、橡胶等多种材料。振弦式应变测量传感器研究起源于20世纪30年代。山东全场数字图像相关技术总代理
光学非接触应变测量认准研索仪器!江西VIC-2D数字图像相关总代理
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。江西VIC-2D数字图像相关总代理