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偏光应力仪对玻璃材料内部应力的测量原理

发布时间:2020-09-17   点击次数:32次
   偏光应力仪被广泛应用于玻璃、塑料等透明材料内部应力的检测。本文介绍了基于光强方法的光学相位延迟量值复现的基本原理,以及相应的测量装置,并对光学相位延迟量值的传递过程和有关问题进行了阐述。
  
  透明材料,如玻璃,存在的内应力是其重要的物理指标。这种应力的存在,不仅使材料表面随时间缓慢变形,严重影响成像质量,而且在应力分布不均匀的情况下,也可能引起自爆。近年来出现的幕墙玻璃自爆事故和啤酒瓶安全事故就是其中的典型案例。所以,对这类材料内部应力的准确测量就显得尤为重要。
  
  测试玻璃瓶样品的受力性能,核心部件是偏光应力仪内置的光学波片。实验一开始,光学波片可利用对光的漫反射和折射原理,经光源吸收玻璃后进行双折射,从而进入人眼。再加上玻璃瓶各部分受力不同,导致进光眼路径也不同,这中间就形成了光程差。另外,光学波片的质量直接与仪器测得的结果有关,因此必须保证产品的稳定性。
  
  当前,市场上用来测量透明材料内部应力的仪器主要是偏光应力仪(又称偏光仪)。该方法以应力双折射法为基础,即:玻璃为各向同性体,各方向折射率相同。玻璃体中若存在应力,则各向同性的性质将被破坏,导致折射率的改变,而两个主应力方向上的折射率不再相同,则会发生双折射。两次折射引起光学相位延迟,相位延迟值与应力值的关系如下所示:应力光学常数,是物性常数,只与玻璃品种有关。只需测得相位延迟值,就能知道材料的内部应力。另外,绝大多数的应力仪都给出了相位延迟值。
  
  尽管这项试验关系到人们的生命安全,但由于相关的校准技术规范和检定规程尚未制定,相关的量传系统尚未完善,所以应力仪的校准一直存在问题。

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