Оптоэлектрические преобразователи для проведения измеренияперемещений

Высокую точность измерений перемещений можно получить при использовании оптоэлектрических преобразователей и источников оптического излучения. К таким бесконтактным методам определения перемещений относятся методы растра и муара.

В методе растра используются две плоские пластины с параллельными штрихами. Расстояние между штрихами на каждой пластине постоянно, но для двух пластин незначительно отличается. При наложении пластин (растров) друг на друга и их просвечивании наблюдаются зоны сгущения и разрежения штрихов (рис.1.1).

Перемещение одного растра относительно другого в направлении, перпендикулярном штрихам, вызывает перемещение указанных зон сгущения штрихов в том же направлении, но значение этого перемещения y оказывается гораздо больше, чем значение измеряемого перемещения х, т.е. происходит оптическая редукция [8].

Если расстояния между штрихами на пластинах равны а и b, то

В методе муара растры на двух пластинах имеют одинаковый шаг, но расположены под небольшим углом α друг к другу (рис. 1.2). При наложении растров и их просвечивании наблюдаются светлые и темные полосы, идущие поперек штрихов и называемые комбинационными, или муаровыми полосами.

Перемещение одного из растров вызывает значительно большее смещение муаровых полос в направлении, перпендикулярном направлению движения растра, т.е. также происходит оптическая редакция. Значения этих перемещений связаны соотношением

Наличие оптической редукции в методах растра и муара позволяет достигнуть высокой чувствительности к измеряемому перемещению.

В практике измерений перемещений и деформаций с использованием рассмотренных двух методов один из растров наносят на испытуемый объект и деформируют вместе с ним.

Муаровая картина несет информацию о характере деформирования растра и деформированного состояния образца. Метод муаровых полос применим как для натурных объектов, так и для модельных объектов.

Муаровые полосы наносят либо посредством фотопленок со съемным эмульсионным слоем, либо путем травления (фотохимический способ). К преимуществам метода следует отнести возможность измерения деформаций больших поверхностей и при высоких температурах.

Принципиальная схема установки, называемой муаровой скамьей, для измерения методом муаровых полос перемещений и деформаций элементов конструкций, испытуемых при статическом, циклическом илидинамическом нагружении в условиях нормальных, повышенных температур или привоздействии среды, показана нарис. 1.3. При использовании такой схемы осуществляют дистанционное наложение контрольного 5 и рабочего1 растров, так как изображение рабочего растра, нанесенного на испытуемую конструкцию, проектируется объективами 2 и 3 в фокальную плоскость специальной фотокамеры 6, где устанавливается также контрольный растр 5. При совмещении изображений рабочего 4 и контрольного растров возникает картина муаровых полос, которую регистрируют фотокамерой 7. Применение такой оптической системы позволяет осуществлять измерение полей деформаций без остановки испытаний, а испытуемая конструкция может быть размещена в нагревательной или климатической камере, имеющей соответствующее окнодля наблюдения за исследуемой поверхностью.