在材料科学、结构工程与生物力学等领域,应变测量是揭示材料力学行为、评估结构安全性的关键手段。传统应变测量依赖电阻应变片、引伸计等接触式传感器,虽具有高精度与低成本优势,但在高温、腐蚀、高速加载或微纳尺度等极端条件下,接触式方法的局限性日益凸显。光学非接触应变测量技术凭借其非侵入、全场测量、高空间分辨率及动态响应能力,正逐步成为复杂环境下应变分析的优先选择工具。本文将从光学测量的物理基础出发,系统梳理主流技术路线,探讨其技术挑战与创新方向,并结合典型应用场景展现其工程价值。研索仪器光学非接触全场应变测量系统可覆盖从静态到动态(万帧/秒)的变形过程。广东VIC-Gauge 3D视频引伸计变形测量

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。新疆VIC-2D数字图像相关技术应变测量装置光学非接触应变测量技术基于光学原理,通过分析物体表面在受力变形前后光学特性的变化来获取应变信息。

能源领域:核反应堆压力容器蠕变监测核反应堆运行过程中,压力容器需承受高温高压与中子辐照,蠕变变形是影响安全性的关键因素。光纤干涉传感网络沿容器周向布置,可连续监测毫米级蠕变位移,数据通过无线传输至控制中心,实现全生命周期健康管理。生物医学:人工关节磨损评估人工髋关节在体运动过程中,聚乙烯衬垫与金属股骨头间的接触应力导致衬垫磨损,可能引发假体松动。微型DIC系统结合透明关节模拟器,实时观测衬垫表面应变分布与裂纹扩展路径,为材料改性与结构设计提供依据。
在材料科学与工程测试领域,应变测量是评估材料力学性能、优化结构设计的关键环节。传统接触式测量方法依赖应变片、引伸计等器件与被测物体直接接触,不仅易干扰测试状态、破坏样品完整性,更难以捕捉全场变形信息。随着工业制造向高精度、复杂化升级,光学非接触应变测量技术应运而生,成为打破传统局限的变革性解决方案。研索仪器科技(上海)有限公司(ACQTEC)作为该领域的领航者,以数字图像相关(DIC)技术为关键,构建起覆盖多尺度、多场景的测量体系,为科研与工业领域提供精确可靠的测试支撑。研索仪器光学非接触应变测量系统具有亚微米级位移分辨率,应变测量精度达0.005%。

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。研索光学技术助力材料失效研究,清晰揭示裂纹萌生与扩展的应变分布。西安全场三维非接触式测量装置
光学非接触应变测量认准研索仪器!广东VIC-Gauge 3D视频引伸计变形测量
汽车工程领域是研索仪器的重点服务方向,其技术解决方案贯穿从零部件研发到整车测试的全流程。在车身设计阶段,通过 VIC-3D 系统对车身框架进行静态加载测试,获取全场应变云图,可精确定位应力集中区域,指导结构优化以提升碰撞安全性。在动力总成研发中,动态测量系统可监测发动机缸体在运行过程中的振动变形,帮助工程师优化结构设计以降低噪声与振动。在新能源汽车电池测试中,DIC 技术能够捕捉电池包在充放电循环与温度变化过程中的微变形,为电池结构安全性设计提供关键依据,有效降低热失控风险。这些应用帮助汽车制造商提升了产品性能与可靠性。
广东VIC-Gauge 3D视频引伸计变形测量