偏光應力儀被廣泛應用于玻璃、塑料等透明材料內部應力的檢測。本文介紹了基于光強方法的光學相位延遲量值復現(xiàn)的基本原理,以及相應的測量裝置,并對光學相位延遲量值的傳遞過程和有關問題進行了闡述。
透明材料,如玻璃,存在的內應力是其重要的物理指標。這種應力的存在,不僅使材料表面隨時間緩慢變形,嚴重影響成像質量,而且在應力分布不均勻的情況下,也可能引起自爆。近年來出現(xiàn)的幕墻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,對這類材料內部應力的準確測量就顯得尤為重要。
測試玻璃瓶樣品的受力性能,核心部件是偏光應力儀內置的光學波片。實驗一開始,光學波片可利用對光的漫反射和折射原理,經(jīng)光源吸收玻璃后進行雙折射,從而進入人眼。再加上玻璃瓶各部分受力不同,導致進光眼路徑也不同,這中間就形成了光程差。另外,光學波片的質量直接與儀器測得的結果有關,因此必須保證產品的穩(wěn)定性。
當前,市場上用來測量透明材料內部應力的儀器主要是偏光應力儀(又稱偏光儀)。該方法以應力雙折射法為基礎,即:玻璃為各向同性體,各方向折射率相同。玻璃體中若存在應力,則各向同性的性質將被破壞,導致折射率的改變,而兩個主應力方向上的折射率不再相同,則會發(fā)生雙折射。兩次折射引起光學相位延遲,相位延遲值與應力值的關系如下所示:應力光學常數(shù),是物性常數(shù),只與玻璃品種有關。只需測得相位延遲值,就能知道材料的內部應力。另外,絕大多數(shù)的應力儀都給出了相位延遲值。
盡管這項試驗關系到人們的生命安全,但由于相關的校準技術規(guī)范和檢定規(guī)程尚未制定,相關的量傳系統(tǒng)尚未完善,所以應力儀的校準一直存在問題。