本文介紹了利用激光干涉全場(chǎng)測(cè)試應(yīng)力和強(qiáng)度的技術(shù)；整套系統(tǒng)綜合利用了最先進(jìn)的光電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)成就；靈敏度達(dá)4800線/mm，實(shí)現(xiàn)了等位移線的全場(chǎng)自動(dòng)采集、瞬時(shí)凍結(jié)、適時(shí)處理等，可快速提取應(yīng)變、應(yīng)力和應(yīng)力強(qiáng)度因子等，獲得豐富信息；解決了在工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的問題，并實(shí)現(xiàn)了儀器化和智能化。

　　1 引言

　　目前在油田現(xiàn)場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的電測(cè)技術(shù)屬于點(diǎn)測(cè)法，而在應(yīng)力分布比較復(fù)雜、危險(xiǎn)點(diǎn)位置難于確定的許多情況下，都愈來愈要求采用能給出全場(chǎng)位移、應(yīng)變的光測(cè)方法。云紋法雖然能進(jìn)行實(shí)時(shí)的靜動(dòng)態(tài)載荷下的全場(chǎng)位移測(cè)試，且結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，但它的靈敏度比較低(柵線密度一般為2～50線/毫米)，一般只限于測(cè)10-2～10-3的應(yīng)變。云紋干涉法由于它把柵線密度增加到600～4000線/毫米，因此靈敏度便提高了幾十倍，但它對(duì)環(huán)境的要求比較高(必須在暗室和防震臺(tái)上進(jìn)行)，試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理還須繁重的人工勞動(dòng)，因此它基本上只局限于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)應(yīng)用。本文提出的正常光照下的亞動(dòng)態(tài)云紋干涉法把高靈敏度和簡(jiǎn)易的設(shè)備結(jié)合了起來，具有降低對(duì)測(cè)試環(huán)境要求、簡(jiǎn)化技術(shù)、降低測(cè)試成本等特點(diǎn)，全部實(shí)驗(yàn)結(jié)果都可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)打出。實(shí)驗(yàn)證明，該方法能可靠地測(cè)試井下采油工具的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材料力學(xué)性能等多方面的性質(zhì)。

　　2 激光干涉全場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)的基本要求及設(shè)置

　　全場(chǎng)測(cè)試的現(xiàn)代光測(cè)技術(shù)要在工程測(cè)試中獲得應(yīng)用，必須解決以下幾個(gè)問題：(1)不要求在暗室進(jìn)行；(2)允許測(cè)試環(huán)境存在常見的機(jī)械振動(dòng)；(3)設(shè)備小型化，便于攜帶；(4)操作方便，可實(shí)時(shí)獲得測(cè)試結(jié)果。傳統(tǒng)觀念的云紋干涉法，都認(rèn)為必須在暗室進(jìn)行，因此沒考慮環(huán)境光照等對(duì)云紋條紋對(duì)比度的影響。本文介紹的正常光照下的云紋干涉法，采用的是最新提出的包括影響對(duì)比度的偏置量的干涉云紋光場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式。對(duì)非兩次曝光即用電子采集的實(shí)時(shí)法時(shí)，試件變形前后雙光束的衍射波的位相相同，并以Φ1、Φ2代表試件變形后雙衍射波的相位，且略去變形前后振幅變化，即：

       式中：t為曝光時(shí)間，I0，I1分別為環(huán)境光和相干光束光強(qiáng)，a為入射光振幅，β為感光體特性系數(shù)。上述描述了在有環(huán)境光照條件下光靶采集或紀(jì)錄膠片接收的光強(qiáng)，不但有反映由變形引起的相位變化信息的第二項(xiàng)，而且還有反映環(huán)境光強(qiáng)等因素影響的第一項(xiàng)，兩者的比值將決定條紋對(duì)比度；即只有當(dāng)D→0條件下，才能獲得良好的條紋對(duì)比度，此時(shí)，若Φ1-Φ2=2πn(n=0，1，2……)，cos2[(Φ1-Φ2)/2]=1將獲得亮條紋，若Φ1-Φ2=(2n+1)π(n=0，1，2……)，cos2[(Φ1-Φ2)/2]=0，將獲得黑條紋。為了消除環(huán)境光照的影響，本系統(tǒng)采用了設(shè)置黑色內(nèi)殼激光通道辦法，既限制了環(huán)境光照的進(jìn)入，又使進(jìn)入的少量散射光被黑色內(nèi)壁吸收，獲得與暗室試驗(yàn)相同的對(duì)比度。