JPH04236308A - レーザ干渉歪計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学式歪計（ＩＳＤＧ）
のうちレーザ光を用いたレーザ干渉歪計の改良に関する
。

【０００２】

【従来の技術】材料の引張り強度試験等において歪を測
定する場合、非接触で歪を測定することがある。図６は
かかる状態で歪測定を行うレーザ干渉歪計の構成図であ
る。試験片１には図７に示すようにマイクロビッカース
硬度計の各圧子痕２、３が形成されている。これら圧子
痕２、３は試験片１に歪を生じさせるための引張り方向
（イ）と同一方向に例えば　０．２ｍｍだけ間隔をおい
て形成されている。そして、これら圧子痕２、３は反射
回折面が４面形成されている。一方、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
発振装置４が備えられ、このレーザ発振装置４からレー
ザ光５が出力されて各圧子痕２、３に照射される。レー
ザ光５が各圧子痕２、３に照射されると、これら圧子痕
２、３によりそれぞれ４方向に向かって回折光が生じる
。これら回折光は各方向ごとに干渉し、その干渉光６、
７、８、９として各方向に進む。そして、試験片１に引
張り力が加わると各圧子痕２、３は変位するので、この
変位に応じて各干渉光６、７、８、９の干渉縞は移動す
る。 しかるに、各干渉光６、７、８、９の進行方向には光セ
ンサ１０、１１が配置され、これら光センサ１０、１１
により各干渉光６、８の干渉縞の移動が検出される。こ
れら干渉縞の移動が検出されることにより試験片１の歪
εが求められる。すなわち、干渉縞の移動距離をｘ、干
渉縞の間隔をω、レーザ光の波長をλ、引張り力を加え
る前の各圧子痕２、３の間隔をｄ０　、試験片１から光
センサ１０、１１までの距離をＬ、入射レーザ光５に対
する干渉光６、７の角度をαとすると、各圧子痕２、３
の間隔の伸縮Δｄは Δｄ＝（ｘ／ω）・（λ／　ｓｉｎα）＝ｄ０　・ｘ／
（Ｌｔａｎ　α） となり、歪εは ε＝Δｄ／ｄ０　 により求められる。

【０００３】ところで、上記歪計では測定に使用できる
干渉光は、上記のように引張り力の加わる方向と同一方
向に反射・回折する各干渉光６、８のみとなる。このた
め、各干渉光６、８の光強度は全体の２分の１となり、
例えば試験片１の材料の反射率が低くかったり、又各圧
子痕２、３の形状を小さくする必要がある場合には各干
渉光６、８の光強度が低く測定困難となることがある。

【０００４】又、マイクロビッカース硬度計の各圧子痕
２、３により生じる各干渉光６、８はレーザ光５に対し
て角度約４４°の方向に進む。このため、試験機に対し
て正面側から測定したい場合、又はレーザ干渉歪計の寸
法を縮小させる必要がある場合にはレーザ光５に対する
干渉光６、８の角度を小さくする必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように光強度が
低く測定困難となることがあったり、又レーザ光５に対
する干渉光６、８の角度を小さくする必要がある。

【０００６】そこで本発明は、干渉光の光強度を高くで
きるとともに反射回折光の反射角度を小さくして小形化
できるレーザ干渉歪計を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、試験片の歪方
向と同一方向に取り付けられかつ試験片面に対して僅か
な角度に形成された少なくとも１面の反射回折面を有す
る一対の反射マークと、これら反射マークにレーザ光を
照射するレーザ発振装置と、試験片が歪を生じていると
きに一対の反射マークにより生じる干渉縞の移動間隔の
変化を検出して試験片の歪を求める歪算出手段とを備え
て上記目的を達成しようとするレーザ干渉歪計である。

【０００８】

【作用】このような手段を備えたことにより、試験片に
歪を加える方向と同一方向に取り付けられかつ試験片面
に対して僅かな角度に形成された少なくとも１面の反射
回折面を有する反射マークに対してレーザを照射し、こ
のときに反射マークにより生じる回折縞の移動を歪算出
手段により検出して試験片の歪を求める。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について図面を参
照して説明する。なお、図６と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。図１はレーザ干渉歪
計の構成図である。試験片１には図２に示すように反射
マーク１０、１１が取り付けられている。これら反射マ
ーク１０、１１は試験片１に引張り力の加わる方向（イ
）と同一方向に所定間隔例えば間隔　０．２ｍｍだけお
いて配置されている。又、これら反射マーク１０、１１
はそれぞれ引張り力の加わる方向（イ）と同一方向に２
つの反射回折面を形成している。すなわち、反射マーク
１０は反射回折面１０ａ、１０ｂから形成され、又反射
マーク１１は反射回折面１１ａ、１１ｂから形成されて
いる。そして、これら反射回折面１０ａ、１０ｂは図３
に示すようにレーザ光の照射方向（ロ）に対して角度８
５°に形成されている。なお、反射回折面１１ａ、１１
ｂは図示しないが反射回折面１０ａ、１０ｂと同様な角
度に形成されている。これら反射マーク１０、１１によ
り生じる各回折光の反射方向にはそれぞれ光センサ１２
、１３が配置されている。そして、これら光センサ１２
、１３には歪算出装置１４が接続されている。歪算出装
置１４は試験片１に引張り力を加えているときの各反射
マーク１０、１１からの各回折光により生じる各干渉縞
の移動間隔の変化から試験片１の歪を求める機能を有し
ている。

【００１０】次に上記の如く構成された歪計の作用につ
いて説明する。

【００１１】レーザ発振装置４から出力されたレーザ光
５は各反射マーク１０、１１に照射される。このレーザ
光５が各反射マーク１０、１１に照射されると、これら
反射マーク１０、１１の各反射回折面１０ａ、１０ｂ及
び反射回折面１１ａ、１１ｂによりそれぞれ２方向に回
折光が生じる。これら回折光は各方向ごとに干渉し、そ
の干渉光１６、１７として各方向に進む。そして、試験
片１に引張り力が加わると各反射マーク１０、１１は変
位するので、この変位に応じて各干渉光１６、１７の干
渉縞は移動する。しかるに、各干渉光１６、１７の進行
方向にはそれぞれ光センサ１２、１３が配置され、これ
ら光センサ１２、１３により各干渉光１６、１７の干渉
縞の移動が検出される。これら光センサ１２、１３から
出力される移動検出信号は歪算出装置１４に送られる。 これら歪算出装置１４は干渉縞の移動間隔の変化により
試験片１の歪εを求める。すなわち、上記の如く干渉縞
の移動距離をｘ、干渉縞の間隔をω、レーザ光５の波長
をλ、引張り力を加える前の各反射マーク１０、１１の
間隔をｄ０　、試験片１から光センサ１２、１３までの
距離をＬ、入射レーザ光５に対する干渉光１６、１７の
角度をαとすると、各反射マーク１０、１１の間隔の伸
縮Δｄは Δｄ＝（ｘ／ω）・（λ／　ｓｉｎα）＝ｄ０　・ｘ／
（Ｌｔａｎ　α） となり、試験片１の歪εは ε＝Δｄ／ｄ０　 により求められる。

【００１２】このように上記一実施例においては、試験
片１に歪を加える方向と同一方向でかつ試験片１の面に
対して僅かな角度に形成された各反射回折面１０ａ、１
０ｂ及び１１ａ、１１ｂを有する一対の反射マーク１０
、１１に対してレーザ光５を照射し、このときに反射回
折面１０ａ、１０ｂ及び１１ａ、１１ｂにより生じる回
折縞の移動を検出して試験片１の歪を求めるようにした
ので、干渉縞の光強度を高くできる。これにより試験片
１の材料の反射率が低くかったり、又各反射マーク１０
、１１の形状を小さくする必要がある場合でも試験片１
の歪測定ができる。又、各反射マーク１０、１１は各反
射回折面１０ａ、１０ｂ及び１１ａ、１１ｂを試験片１
の面に対して任意に形成できるので、各光センサ１２、
１３の配置位置を任意に設定できるとともにレーザ光５
に対して小さい角度に配置でき、歪計全体を小形化でき
る。

【００１３】次に本発明の第２実施例について説明する
。図４はレーザ干渉歪計の構成図であって、特に反射マ
ーク２０、２１を示している。これら反射マーク２０、
２１は試験片１に引張り力の加わる方向（イ）と同一方
向に所定間隔例えば間隔　０．２ｍｍだけおいて配置さ
れており、図５に示すように反射回折面２０ａ、２１ａ
を１面形成したものである。そして、これら反射回折面
２０ａ、２１ｂは試験片１の面に対して角度１０°以内
に形成されている。

【００１４】かかる構成であれば、レーザ光５が各反射
マーク２０、２１に照射されると、これら反射マーク２
０、２１の各反射回折面２０ａ、２１ｂによりそれぞれ
１方向に回折光が生じる。これら回折光は各方向ごとに
干渉し、その干渉光２２として各方向に進む。そして、
試験片１に引張り力が加わると各反射マーク２０、２１
は変位するので、この変位に応じて干渉光２２の干渉縞
は移動する。しかるに、干渉光２２の進行方向には光セ
ンサ１２が配置され、この光センサ１２により干渉光２
２の干渉縞の移動が検出される。この光センサ１２から
出力される移動検出信号は歪算出装置に送られ、この歪
算出装置により試験片１の歪εが求められる。

【００１５】このように上記第２実施例においては、反
射マーク２０、２１の反射回折面を一面としたので、上
記第１実施例と同様の効果を奏することができるととも
に、さらに干渉縞の光強度を高くできる。

【００１６】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、干
渉光の光強度を高くできるとともに反射回折光の反射角
度を小さくして小形化できるレーザ干渉歪計を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ干渉歪計の第１実施例を示
す構成図。

【図２】同実施例における反射マークの構成図。

【図３】同実施例における反射マークの反射回折面の形
成角度を示す図。

【図４】本発明に係るレーザ干渉歪計の第２実施例を示
す構成図。

【図５】同実施例における反射マークの構成図。

【図６】従来におけるレーザ干渉歪計の構成図。

【図７】同歪計における圧子痕の構成図。

【符号の説明】

１…試験片、４…レーザ発振装置、１０，１１，２０，
２１…反射マーク、１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ，
２０ａ，２１ａ…反射回折面、１２，１３…光センサ、
１４…歪算出装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　試験片の歪方向と同一方向に取り付け
   られかつ前記試験片面に対して僅かな角度に形成された
   少なくとも１面の反射回折面を有する一対の反射マーク
   と、これら反射マークにレーザ光を照射するレーザ発振
   装置と、前記試験片が歪を生じているときに一対の前記
   反射マークにより生じる干渉縞の移動間隔の変化を検出
   して前記試験片の歪を求める歪算出手段とを具備したこ
   とを特徴とするレーザ干渉歪計。