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1、云纹干涉法 引言 云纹干涉是近20年来产生的现代光测力学中的一部分 由D Post将高密度衍射光栅技术引入光测力学中 戴福隆利用波前理论科学解释了云纹干涉法原理 进一步完善了云纹干涉理论 云纹干涉具有高灵敏度 大量程 极好的条纹质量 非接触 实时全场观测等优点 从其诞生之日起就受到高度重视 目前云纹干涉的理论与方法研究已经基本完善 并在材料科学 无损检测 断裂力学 细观力学 微电子封装等许多领域应用广泛 原理 D Post最早提出云纹干涉的解释 并概括为 云纹干涉发的本质在于从试件栅衍射出的翘曲波前相互干涉 产生代表位移等值线的干涉条纹 当试件受载变形时刻制在试件表面的试件栅也随之变形 变形后
2、的试件栅与作为基准的空间虚栅相互作用形成云纹图 原理 当两束相干准直光A B对称以入射角 入射且符合关系 f sin 时 将获得沿试件表面法线方向的正一级衍射光波A 和负一级衍射光波B 其中f为试件栅的频率 试件不受力时 A 和B 均为平面光波 A a exp i a B a exp i b 其中 a b为常数 原理 当试件受力变形后 衍射波由平面光波变为和表面位移有关的翘曲波前A 和B 其位相也发生相应的变化 两束衍射波前经过成像系统以后在照片底片上发生干涉 翘曲波前可表示为 A a exp i a a x y B a exp i b b x y 原理 a x y b x y 分别为变形引起
3、的正负一级衍射光波的位相变化 它们与试件表面x方向的位移U和z方向的位移W有如下关系 a x y 2 W 1 cos Usin b x y 2 W 1 cos Usin 当试件受力变形后 衍射波由平面光波变为和表面位移有关的翘曲波前A 和B 其位相也发生相应的变化 两束衍射波前经过成像系统以后在照片底片上发生干涉 原理 当试件受力变形后 衍射波由平面光波变为和表面位移有关的翘曲波前A 和B 其位相也发生相应的变化 两束衍射波前经过成像系统以后在照片底片上发生干涉 正负一级衍射光波在像平面上发生干涉 光强为 I A B A B 2a 1 cos x y 原理 其中 a b为常数 x y a x y b x y 2 u x y sin 变形后发生变化的光程差为 x y 2 并由此可以推导出u场上条纹位移级数N与光栅频率的关系 u x y N f 当试件受力变形后 衍射波由平面光波变为和表面位移有关的翘曲波前A 和B 其位相也发生相应的变化 两束衍射波前经过成像系统以后在照片底片上发生干涉 应用 高温高压等恶劣环境下物体变形的测量微电子封装组件的热变形研究新材料细微观力学实验研究现场测试等 应用 应用 应用 U场 V场 局部放大的U场云纹图
