CN102520202A - 一种加速度计摆片应力的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加速度计摆片应力的检测方法，其是利用熔融石英存在残余应力时的光弹性效应，将摆片置于偏振光路中，通过放大镜头和图像采集装置获得摆片上局部区域的实时图像，通过计算机的分析处理得到所述图像中摆片待检测部位实时的相对光强，通过具有正交偏振方向的两个偏振片的同步旋转，获得摆片上待检测部位的应力方向，根据相对光强和应力方向与偏振方向的夹角获得摆片上待检测部位的应力大小。本发明操作简单，对摆片产品无损伤，可根据光强测量直接判断应力大小，检测效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种加速度计摆片应力的检测方法，尤其是涉及一种加速度计石英摆片残余应力的检测方法，属于检测技术领域。
背景技术
石英摆片是加速度计的重要元件，加工过程中造成的残余应力会降低其在外部载荷作用下的稳定性，引起不同程度的结构变形、开裂等不利因素，影响加速度计产品的性能。因此对石英摆片应力及其分布的检测尤为重要。加速度计石英摆片具有特定的结构形状，通常其为尺寸小于Φ25mm×1mm的圆形薄片，而且具有不同尺寸的镂空图形。目前没有针对摆片的有效的无损应力检测手段，通常需对加速度计的参数进行长期测试以反映加工后各个零部件的稳定性，操作复杂，周期较长，而且引入了其他零部件的影响因素，不易对所加工石英摆片的质量进行准确评价。由此可见，对石英摆片加工应力的快速无损检测，是加速度计生产工艺的必然要求。
石英摆片采用熔融石英加工而成，存在残余应力时，熔融石英会呈现出类似晶体的光弹性效应，即在两个主应力方向折射率有所不同。根据光弹性效应，目前玻璃行业中对小尺寸平板玻璃的无损应力检测主要是使用偏光应力仪，直接观察干涉条纹以确定应力，但检测样品的形状复杂而且尺寸较小时，其检测能力受限。利用该方法无法或很难对加速度计摆片的残余应力进行检测。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种加速度计摆片应力的检测方法，本发明操作简单，对摆片产品无损伤，可根据光强测量直接判断应力大小，检测效率高。
本发明的技术解决方案是：一种加速度计摆片应力的检测方法，包括以下步骤：
(1)将石英摆片样品放置在工件支架上，通过工件支架的调整使光线沿摆轴方向垂直穿过摆片。工件支架置于偏振光路中的第一偏振片和第二偏振片之间，偏振光路包括光源、第一偏振片、第二偏振片、放大镜头和图像采集装置，第一偏振片和第二偏振片的偏振方向保持正交。
(2)控制计算机设置光源的光强大小，调整偏振光路使放大镜头聚焦于石英摆片的某个待检测区域，将第一偏振片和第二偏振片同步旋转，控制计算机控制图像采集装置对该待检测区域进行图像实时采集；
(3)控制计算机对步骤(2)采集到的图像进行处理，得到待检测区域的实时光强I和石英摆片应力方向与偏振方向之间的夹角θ；当测量的实时光强I最大时，石英摆片应力方向与偏振方向之间的夹角为45°。
(4)将待检测区域的相对光强
应力与偏振方向之间的夹角θ、石英摆片的厚度d、光源(1)的有效波长λ、石英摆片的光弹性常数C代入公式
得到石英摆片上待检测部区域的应力σ，其中I0为光源(1)的光强；
(5)重复步骤(2)至步骤(4)对石英摆片的不同区域进行应力检测，直至得到石英摆片的应力分布。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明针对石英摆片残余应力集中易造成摆片产品结构损伤的特点，通过先对局部区域放大图像的分析处理，实现局部区域内应力分布的检测，实现了加速度计石英摆片应力大小及分布的检测，本发明操作简单，对摆片产品无损伤，可根据光强测量直接判断应力大小，检测效率高，有益于加速度计生产工艺的过程控制。
附图说明
图1是本发明的检测原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进行详细描述：
如图1所示，本发明的步骤如下：
(1)将石英摆片样品放置在工件支架3上，通过工件支架3的位置调整使摆片置于偏振光路的第一偏振片2和第二偏振片4之间，使光线沿摆轴垂直穿过摆片，调节第一偏振片2和第二偏振片4的偏振方向，使二者在检测过程中保持正交。
(2)选择纳光灯作为光源1，通过控制计算机7设置光源1的光强I0，通过调整50倍放大镜头5与石英摆片之间的距离使其在石英摆片上聚焦，将第一偏振片2和第二偏振片2同步旋转，控制计算机7控制图像采集装置6对石英摆片局部区域的放大图像进行实时采集。
(3)控制计算机7对步骤(2)采集到的图像进行处理，得到待检测区域的实时光强和石英摆片应力方向与偏振方向之间的夹角θ，当测量的实时光强I最大时对应石英摆平的应力方向，此时石英摆片应力方向与偏振方向之间的夹角为45°。
(4)将测量得到的相对光强应力与偏振方向之间的夹角θ、被测量部位的样品厚度d和光源1的有效波长λ＝589nm、熔融石英的光弹性常数C＝35nm/cmMPa代入公式得到石英摆片上待检测区域的应力大小。
(5)通过工件支架3调整摆片上采集图像的区域，重复步骤(2)至步骤(4)，对摆片上的不同区域进行应力检测，得到石英摆片上的应力分布状况。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。
Claims (3)
1.一种加速度计摆片应力的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将石英摆片通过支架(3)放置在由光源(1)、第一偏振片(2)、第二偏振片(4)、放大镜头(5)和图像采集装置(6)组成的偏振光路中；
(2)控制计算机(7)设置光源(1)的光强大小，调整偏振光路使放大镜头(5)聚焦于石英摆片的某个待检测区域，将第一偏振片(2)和第二偏振片(4)同步旋转，控制计算机(7)控制图像采集装置(6)对该待检测区域进行图像实时采集；
(3)控制计算机(7)对步骤(2)采集到的图像进行处理，得到待检测区域的实时光强I和石英摆片应力方向与偏振方向之间的夹角θ；
(4)将待检测区域的相对光强
石英摆片应力方向与偏振方向之间的夹角θ、石英摆片的厚度d、光源(1)的有效波长λ、石英摆片的光弹性常数C代入公式
得到石英摆片待检测区域的应力σ，其中I0为光源(1)的光强；
(5)重复步骤(2)至步骤(4)对石英摆片的不同区域进行应力检测，直至得到石英摆片的应力分布。
2.如权利要求1所述的一种加速度计摆片应力的检测方法，其特征在于，所述第一偏振片(2)与第二偏振片(4)的偏振方向保持正交。
3.如权利要求1所述的一种加速度计摆片应力的检测方法，其特征在于：当实时光强I最大时，石英摆片应力方向与偏振方向之间的夹角为45°。
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| CN201110418551.6A CN102520202B (zh) | 2011-12-15 | 2011-12-15 | 一种加速度计摆片应力的检测方法 |
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| CN201110418551.6A CN102520202B (zh) | 2011-12-15 | 2011-12-15 | 一种加速度计摆片应力的检测方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| CN102520202A true CN102520202A (zh) | 2012-06-27 |
| CN102520202B CN102520202B (zh) | 2014-08-20 |
Family
ID=46291190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201110418551.6A Active CN102520202B (zh) | 2011-12-15 | 2011-12-15 | 一种加速度计摆片应力的检测方法 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS643529A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-09 | Kazuhiro Date | Method for measuring internal stress of solid by photoelasticity |
| CN1303006A (zh) * | 2001-02-22 | 2001-07-11 | 中国兵器工业第二○五研究所 | 偏光应力仪检定标准装置及光强极小值定位方法 |
| US20070273865A1 (en) * | 2004-01-15 | 2007-11-29 | Yasushi Niitsu | Stress Measuring Method And Instrument |
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2011
- 2011-12-15 CN CN201110418551.6A patent/CN102520202B/zh active Active
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Also Published As
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|---|---|
| CN102520202B (zh) | 2014-08-20 |
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