湖南全场三维非接触应变测量装置

光学是物理学的重要分支学科，也是与光学工程技术相关的学科。狭义来说，光学是关于光和视见的科学，而现在常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到x射线和γ射线的宽广波段范围内的电磁辐射的产生、传播、接收和显示，以及与物质相互作用的科学，着重研究的范围是从红外到紫外波段。它是物理学的一个重要组成部分，现有多个领域使用到光学应变测量数据，例如进行破坏性实验时，需要使用到非接触式应变测量光学仪器进行高速的拍摄测量，但现有仪器上的检测头不便于稳定调节角度，不便于多角度的进行高速拍摄，影响到测量效果，且补光仪器不便调节前后位置。变形测量是指对监视对象或物体（变形体）的变形进行测量。湖南全场三维非接触应变测量装置

随着我国社会经济和科学技术的快速发展，土木建设工程规模也在不断扩大，建筑的造型、功能以及技术逐渐多样化、复杂化、大型化，与之相关的设备、材料、技术也不断更新，对土木工程领域的测量分析难度更是不断提升。因此，提高该领域测量精度和简化测量操作流程是及待解决的问题。传统土木工程测试多使用应变片、位移传感器等方式，实验前的准备工作相当繁琐，也无法满足超高层、超大跨度、特大跨度桥梁、大型复杂结构等建筑测量需求。光学应变测量系统借助机器视觉和数字图像相关技术让科研人员更便捷地观察测量混合结构在应力作用下的性能表现，为土木工程领域中的测量实验注入新的发展动能。广西VIC-3D数字图像相关技术测量非接触式光学测量系统的位移精度高达10μm。

金属应变计的应变计因子通常约为2，通过传感器厂商或相关文档可获取应变计的实际应变计因子。实际上，应变测量的量很少大于几个毫应变(ex10⁻³)。因此，测量应变时必需精确测量电阻极微小变化。 例如，假设测试样本的实际应变为500me，应变计因子为2的应变计可检测的电阻变化为2 (500 x 10⁻⁶) = 0.1%。对于120Ω的应变计，变化值单为0.12Ω。为测量如此小的电阻变化，应变计配置基于惠斯通电桥的概念。 常见的惠斯通电桥由四个相互连接的电阻臂和激励电压VEX组成。

采用三维光学测量技术，可以通过全场非接触式测量方式，测试关键部位变形和损伤的起始位置，并实时记录车桥结构表面的全场变形。能直观地看到测量区域内全部的位移应变数据色谱图，获取全场数百万个点的位移应变数据，而不是位移计或者应变片单有的几十个读数。基于车桥制造商客户的需求，三维技术工程师分别采用光学非接触全场应变测量系统、三维摄影测量系统，测试车桥在两端施加载荷的工况过程中，结构表面的位移变化以及部件材料的应变变化。光学应变测量系统振动模态功能可测量分析出结构运行过程中的多阶固有频率。

在应变测量时，根据所使用的应变片的数量和测量目的，可以使用各种连接方法。在四分之一桥方法中，较多使用3线式连接来消除温度变化对导线电阻的影响。但是，导线电阻相关的灵敏系数修正以及连接部分的接触电阻变化等会产生测量误差。因此，开发出了的独特的1计4线应变测量法，省去了根据导线电阻校正灵敏系数的需要，消除了由接触电阻引起的测量误差。在温度恒定的条件，即使被测构件未承受应力，应变计的指示应变也会随着时间的增加而逐渐变化，即零点漂移（零漂）。光学非接触式测量是在汽车研发中的应用。湖南全场三维非接触应变测量装置

建筑变形测量的基准点应设置在变形影响植围以外且位置稳定易于长期保存的地方。湖南全场三维非接触应变测量装置

对于公路监测而言，通常存在目标占地面积大、监测环境较恶劣、复杂以及检测技术要求偏高情况，因此若在对公路变形监测上采用常规方式并不能够有效保障监测有效性，且劳动强度较大，需要监测人员花费大量时间去投入，在自动化方面处于欠缺状态。但若运用了GNSS技术，由于这类技术在定位上精确度高，且不需要通视，能够全天不间断持续工作，因此在操作上能够很大节省劳动力并将监测提升到自动化程度。研究发现，在采用了GNSS实施水平位移观测时，能够有效发现公路变形在2厘米以内的位移矢量；即使在高程测量下也能够将精度控制在10厘米之内。湖南全场三维非接触应变测量装置

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