レ-ザ-・スペックル歪計の実用化の研究

激光散斑应变仪的实际应用研究

• 批准号: 63850016
• 负责人: 山口 一郎
• 金额: $ 4.35万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 1989
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-63850016/
• 关键词: レ-ザ-計測; 非接触変位・歪計測; 干渉計測; スペックル応用計測; 相関・解析; オプトエレクトロニクス; 非接触歪計測; レーザー・スペックル; 相関解析; レーザー計測

第1年度に完成した高速相関計を利用して、各種の実用化試験を行ない、良好な結果を得た。イメ-ジ・センサ-はピッチ15μm、幅300μm、素子数1024である。相関の計算速度は毎秒1000フレ-ム、点数は48点である。レ-ザ-には出力10mW半導体レ-ザ-、または160mWのYAGレ-ザ-を使った。まず抵抗線歪ゲ-ジを装着できない高分子材料のテ-プを周期的に引張った時の歪を測定した。中心部を測定した時のスペクトル歪計の出力が、引張り端の変位から求めた平均歪と良く一致した。引張りの周波数をDCから100Hzまで変えた時の、両者の関係を調べ、十分な応答性を確認した。次に二つの歪計を直交させて配置し、二軸方向の歪を同時に測定した。サンプルの引張り方向の歪とそれに直交する方向の歪の比をとることにより材料のポアソン比を高精度で自動測定した。これらの実験を実用の引張り試験機で行い、ゲ-ジ長1mm、最小感度33μstrain、最大は200%程度までを測定できた。引張り試験機の振動の影響は無視できることがわかった。同じイメ-ジ・センサ-と相関計を1組だけ使い、面内の平行移動量および円筒の回転角の高感度測定を行った。ピッチ15μm、素子数1024のイメ-ジ・センサ-で面内移動に対して0.5μm、回転に対して1/500°の最小感度が得られた。赤外線加熱装置と真空排気槽を組み合わせた熱歪測定装置を試作し、自由熱膨張の測定を行った。加熱や測温方法の検討を行い、各種金属材料の熱膨張係数を求めた。真空中で加熱することによって表面の酸化や空気ゆらぎが除去され、従来は300℃程度以下であった金属の熱膨張の測定が600℃まで向上した。以上の結果から本歪計の実用化への見通しが十分に明らかとなった。

In the first year, the high-speed correlation calculation was completed, and various application tests were carried out with good results.イメ-ジ·センサ-はピッチ15μm、幅300μm、素子数1024である。The calculation speed of correlation is 1000 points per second, and the number of points is 48 points. 10mW semiconductor output, 160mW YAG output. The resistance of the polymer material is determined by the time of tension of the polymer material The central part of the measurement of the time, the calculation of the output, the introduction of the end of the calculation, the calculation of the average deviation The frequency of the frequency of The second axis is perpendicular to the second axis, and the second axis is perpendicular to the second axis. The ratio of the direction of tension and the direction of inclination of the material is automatically determined with high accuracy. This test machine is used to determine the minimum sensitivity of 33μstrain and maximum sensitivity of 200%. The effect of vibration of the test machine is ignored. A set of parallel displacement and high sensitivity measurements of the return angle of the cylinder are performed. The minimum sensitivity of 15μm, 1024 pixels and 0.5μm for in-plane movement and 1/500° for return is obtained. The infrared heating device and vacuum exhaust tank are combined to measure the thermal distortion. The thermal expansion coefficient of various metal materials is calculated. Heat in vacuum to acidify the surface, remove the air, and measure the thermal expansion of the metal below 300℃. The above results show that the original design and implementation of the system are very clear.

项目成果

I.Yamaguchi: Proc.of Int.Conf on Stress and Vibration Recent Developments in Industrial Measurement and Analysis,London.March. (1989)

I.Yamaguchi：Proc.of Int.Conf 关于工业测量和分析中的应力和振动最新发展，伦敦，3 月。

I.Yamaguchi: Proc.of Int.Workshop on Advances in Holography and Speckle Phenomena and Their Industrial Applications,Madras.Dec. (1988)

I.Yamaguchi：全息和散斑现象及其工业应用进展国际研讨会论文集，马德拉斯。

Ichirou Yamaguchi and Tadashige Fujita: "Laser speckle rotary encoder" Applied Optics. 28. 4401-4406 (1989)

Ichirou Yamaguchi 和 Tadashige Fujita：“激光散斑旋转编码器”应用光学。

Ichirou Yamaguchi and Tadashige Fujita: "Linear and rotary encoders using electronic speckle correlation" Proc.SPIE Vol.1162 Laser Interferometry-Quantitative Analysis of Interferograms. 1162. (1990)

Ichirou Yamaguchi 和 Tadashige Fujita：“使用电子散斑相关性的线性和旋转编码器”Proc.SPIE Vol.1162 激光干涉测量-干涉图的定量分析。

Ichirou Yamaguchi: "Encoder and Strain Gauge Using Laser Speckle" Optics and Lasers in Engineering. 11. 223-232 (1989)

Ichirou Yamaguchi：“使用激光散斑的编码器和应变计”光学和激光器在工程中的应用。