差动式光电变形测量仪

　　1概述

　　该仪器是为航空发动机涡轮盘和叶片等高温合金的低循环热疲劳试验而研制的.早期金属材料试验主要是控制试样承受的载荷，对应变只进行测量。而低循环疲劳试验的关键是测量和控制试样的应变，通过控制应变的幅值和速率来测量塑性应变范围而获得各种应力一应变滞后环以便了解材料的疲劳特性。

　　热疲劳试验的试样是置于高频感应圈内加热，这是为了对试样进行温度循环控制，以模似飞机在起飞、巡航和作战时涡轮盘和叶片等材料在载荷和温度的复合作用下，具有一定约束比的疲劳循环情况.试样及感应圈同时置于真空容器中，对试样进行在真空条件下的热疲劳试验，以便和在空气中受氧化腐蚀或在腐蚀性气体腐蚀下的热疲劳试验数据进行对比，试样处于这样的环境中，给试样的变形测量和控制带来许多困难，例如温度循环时试样发光光强的变化，高频电磁场干扰和真空容器通光窗口在长时间循环试验中受高温分子溅射带来的污染等问题。

　　2技术要求

　　最大变形量:在标距25nun内为l~;(单光管为1.smm);

　　变形频率:0.田1~40HZ;

　　变形波形:正弦波、梯形波和三角波二

　　试样温度循环范围

　　仪器总精度:士0.加smln;

　　灵敏度:0.的lmm;

　　仪器连续工作几h内不得调整.

　　3基本原理

　　图1示出了该仪器的光学系统图.从图中可以看到:具有足够光强的白炽光源照射试样上的标志，标志通过真空容器窗口的平板玻璃、光管上的斜方棱镜、物镜系统(5x，工作距离为177nllll，数值孔径为0.1)到分光镜，反射成像在双象限硅光电池上，透射成像在瞄准分划板上，通过目镜监测.用两光管分别测量试样上标志和下标志的位移量，通过电路相减得到标志间的变形量.由于上标志靠近固定端位移量小，下标志位移量大，故上光管量程定为11刀In，下光管量程定为1.snun，仪器总量程为11nnl.

　　标志通过物镜放大后成黑色影像落在硅光电池化，引起输出电压变化，再经电子线路放大，由数上，如图2所示.当试样受载或受热变形时黑影便显表显示其变形量.接到电液伺服阀上，用于控制在硅光电池上移动，硅光电池上光照面积则发生变加在试样上的载荷，达到控制变形的目的.该仪器可分成3个主要部分。

　　①光电转换系统，包括光学系统、硅光电池及防震基座;

　　②电子放大和控制系统;

　　③光源.

　　4线性

　　决定仪器精度的主要因素是光电转换系统和电子系统的线性度，其中硅光电池是主要的转换元件，下面重点介绍它对线性度的影响。