專利名稱：一種金屬材料線膨脹系數(shù)測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量技術(shù)，具體涉及一種用于材料線膨脹系數(shù)的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
目前對(duì)材料線膨脹系數(shù)的測(cè)量，已有許多較成熟的理論和方法，例如應(yīng)變片法、壓力計(jì)法、光杠桿法、光纖位移傳感器法、干涉法等，但這些測(cè)量方法都存在一定的瓶頸，首先不能在線測(cè)量。由于以上方法必須把材料制作成特定的樣品并放到測(cè)量?jī)x器中來進(jìn)行測(cè)
量，無法進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。還有就是光杠桿法、干涉法都要求被測(cè)材料的尺寸不能太小，而尺寸大的樣品容易受外界因素的影響，比如不能使所測(cè)材料受熱均勻從而影響測(cè)量結(jié)果的精確性。另外，以上方法只能測(cè)量一維方向的線膨脹系數(shù)，達(dá)不到同時(shí)測(cè)量二維方向的線膨脹系數(shù)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種利用莫爾條紋原理測(cè)量材料線膨脹系數(shù)的方法。本金屬材料線膨脹系數(shù)測(cè)量方法，該方法包括如下步驟
(1).在常溫下通過光柵刻制手段在待測(cè)金屬表面刻劃出若干條其角度與鉛垂線銳角夾角為Θ的光柵條紋；
(2).在常溫Tl下通過相機(jī)CXD拍攝采集由若干條光柵條紋組成的物光柵的數(shù)字圖
像；
(3).將拍攝采集的物光柵數(shù)字圖像通過計(jì)算機(jī)軟件將其鏡像得到與物光柵相對(duì)鉛垂線對(duì)稱的參考光柵的數(shù)字圖像；
(4).將金屬加熱至溫度為T2下通過相機(jī)CCD拍攝采集由若干條光柵條紋組成的膨脹后的物光柵的數(shù)字圖像；
(5).將參考光柵與物光柵的數(shù)字圖像相互疊加，得到莫爾條紋一；
(6).將參考光柵與膨脹后的物光柵的數(shù)字圖像相互疊加，得到莫爾條紋二；
(7).將得到的莫爾條紋一和莫爾條紋二進(jìn)行傅里葉變換、濾波處理，得到由莫爾條紋一形成的等差條紋一以及由莫爾條紋二形成的等差條紋二；
(8).對(duì)等差條紋一和等差條紋二通過極值法進(jìn)行細(xì)化處理，得到由等差條紋一形成的細(xì)化后的等差條紋一和由等差條紋二形成的細(xì)化后的等差條紋二；
(9).將細(xì)化后的等差條紋一和細(xì)化后的等差條紋二通過最小二乘法分別計(jì)算出各自的等差條紋的斜率和傾角，以細(xì)化后的等差條紋一的條紋方向作為測(cè)量系統(tǒng)X軸方向，將細(xì)化后的等差條紋二和細(xì)化后的等差條紋一的傾角相減，得到相應(yīng)溫度變化引起的等差條紋傾角相對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)X軸的該變量彥及定標(biāo)后的斜率I = taftZi ;(10).根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種金屬材料線膨脹系數(shù)測(cè)量方法，該方法包括如下步驟 (1).在常溫下通過光柵刻制手段在待測(cè)金屬表面刻劃出若干條其角度與鉛垂線銳角夾角為Θ的光柵條紋； (2).在常溫Tl下通過相機(jī)CXD拍攝采集由若干條光柵條紋組成的物光柵的數(shù)字圖像； (3).將拍攝采集的物光柵數(shù)字圖像通過計(jì)算機(jī)軟件將其鏡像得到與物光柵相對(duì)鉛垂線對(duì)稱的參考光柵的數(shù)字圖像； (4).將金屬加熱至溫度為T2下通過相機(jī)CCD拍攝采集由若干條光柵條紋組成的膨脹后的物光柵的數(shù)字圖像； (5).將參考光柵與物光柵的數(shù)字圖像相互疊加，得到莫爾條紋一； (6).將參考光柵與膨脹后的物光柵的數(shù)字圖像相互疊加，得到莫爾條紋二； (7).將得到的莫爾條紋一和莫爾條紋二進(jìn)行傅里葉變換、濾波處理，得到由莫爾條紋一形成的等差條紋一以及由莫爾條紋二形成的等差條紋二； (8).對(duì)等差條紋一和等差條紋二通過極值法進(jìn)行細(xì)化處理，得到由等差條紋一形成的細(xì)化后的等差條紋一和由等差條紋二形成的細(xì)化后的等差條紋二； (9).將細(xì)化后的等差條紋一和細(xì)化后的等差條紋二通過最小二乘法分別計(jì)算出各自的等差條紋的斜率和傾角，以細(xì)化后的等差條紋一的條紋方向作為測(cè)量系統(tǒng)X軸方向，將細(xì)化后的等差條紋二和細(xì)化后的等差條紋一的傾角相減，得到相應(yīng)溫度變化引起的等差條紋傾角相對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)X軸的該變量彥及定標(biāo)后的斜率* = ; (10)·根據(jù)公式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬材料線膨脹系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于以相同的溫度變化量逐步計(jì)算出若干個(gè)不同溫度條件下的應(yīng)變量匕，并以溫度T為橫坐標(biāo)、應(yīng)變量為縱坐標(biāo)得到一條應(yīng)變-溫度曲線，利用最小二乘法對(duì)曲線進(jìn)行線性擬合計(jì)算出擬合后的曲線斜率，根據(jù)公式=α-ΑΓ，該斜率即為材料在相應(yīng)溫度范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)α。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬材料線膨脹系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于所述光柵條紋與鉛垂線的夾角Θ的取值大于等于1°小于等于10°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬材料線膨脹系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于所述參考光柵與物光柵的圖像相互疊加、參考光柵與膨脹后的物光柵相互疊加、莫爾條紋一和莫爾條紋二進(jìn)行傅里葉變換、濾波處理以及等差條紋一和等差條紋二的極值法進(jìn)行細(xì)化處理可以利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬材料線膨脹系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于所述計(jì)算機(jī)軟件為MATLAB軟件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于材料線膨脹系數(shù)的測(cè)量方法。在常溫下通過光柵刻制手段在待測(cè)金屬表面刻劃出光柵條紋、采集物光柵數(shù)字圖像、制作參考光柵以及采集膨脹后的物光柵數(shù)字圖像，之后通過將參考光柵與物光柵的數(shù)字圖像相互疊加疊加得到莫爾條紋一，將參考光柵與膨脹后的物光柵的數(shù)字圖像相互疊加莫爾條紋二，再通過傅里葉變換、濾波處理以及極值法進(jìn)行細(xì)化處理得到相應(yīng)的細(xì)化后的等差條紋一和由等差條紋二形成的細(xì)化后的等差條紋二。再通過最小二乘法法分別計(jì)算出各自的等差條紋的斜率和傾角，之后得到相應(yīng)溫度變化引起的等差條紋傾角相對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)X軸的該變量計(jì)算定標(biāo)后的斜率再計(jì)算出溫度為T2時(shí)的應(yīng)變量，最后即可計(jì)算出材料的膨脹系數(shù)。
文檔編號(hào)G01N25/16GK102879418SQ20121037278
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者張莉, 榮振宇, 王少清, 王培吉, 張海鹍, 金毅 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)