非接触式高温高速应变位移测量分析系统

1. 工作原理

采用高分辨数字工业摄像机，并选用合适的镜头，视频测量仪器可以对小到1mm、大到超过100m的被测物进行测量。

此仪器采用亚像素技术。亚像素技术，是一种图像计算方法，一般情况下，图像的最小单位是像素，即是说，图像是有一系列的像素点组成。但是，利用这种亚像素技术，可以将一个像素再进行细分，认为一个像素是有多个亚像素组成。比如：通过一种计算方法，可以把一个像素细分成10个亚像素，这样的话，可以识别的最小单位由原来的一个像素，变成1/10个像素，那么测量精度也就提高了10倍。此仪器在测量小试样的时候，可分辨1/500个像素。

视频测量仪器利用本公司专利的图像计算方法，利用亚像素技术，可**测量摄像机图像上目标点的位置。不需要设定专门的目标点。比如以下特征点都可以用做测量的目标点。

l  自然的纹理（比如：建筑物的表面特征）

l  标记笔做的标记

l  喷漆产生的斑点

2. 使用意义

2.1 功能

准确跟踪视频中指定的目标点的位置，一个目标点相当于一个位移传感器，两个目标点相当于一个应变传感器。

²  可实时**测量三维参数：

•        位移                应变

•        距离                角位移

•        速度                加速度

•        泊松比

•        应力/应变曲线、模数（需要另外提供载荷信号）

²  可实时测量多个目标点，目标点的**数量取决于所用计算机的性能。

²  可同步测量多个参数；比如：同时测量位移、变形、泊松比等等。

可拍摄实验过程，后期对录像进行再分析。

2.2 优点（与传统接触式传感器相比）

非接触式应变位移测量仪与传统的传感器相比，在保证测量精度高（应变精度5个微应变，位移精度0.05微米）的情况下，可以进行：

此仪器可以解决接触式传感器普遍遇到的一些问题。比如：小试样、大变形、表面光滑等等。具体区别见下表：

非接触式应变位移测量仪，可以解决接触式传感器存在的以上问题。

3. 用途及测量案例

非接触式应变位移测量仪可以动态实时测量应变、位移、泊松比等等。广泛应用于：材料测试领域、结构检测领域、组合件测量领域。

3.1 材料测试领域

3.1.1 测量精度（材料力学测试）

在材料领域里，主要是用于测量小试样的变形。广泛应用于各种力学试验机上，作为一种非接触式的多点式引伸计进行使用。

这时采用材料测试专用镜头，非接触式应变位移测量仪的测量精度为：

 应变：5个微应变

位移：0.05微米

3.1.2 应用领域

l 各种材料的力学测试（可与试验机相连）。

比如：金属、塑料、橡胶、复合材料、高分子材料、混凝土、皮革、光纤、薄膜、木材、岩土、生物材料等等

l  可调整标距

l  可实现测量信号的反馈控制

比如：与疲劳试验机相连，实现应变信号的反馈控制。

l 特殊条件下的测量：

高温测量：800度以上时，可能需要滤光片

              高速冲击、高频振动：需要高速摄像机

              损伤和破坏性实验：

              疲劳试验、测泊松比、裂纹的繁衍 等等

3.2 土木矿业测试领域

3.2.1 测量精度（土木矿业领域力学测试）

在土木矿业领域里，主要是用于测量大型结构件的变形。广泛应用于各种振动台上，作为一种非接触式的多点式位移计和应变片进行使用。

这时采用土木矿业领域专用镜头，非接触式应变位移测量仪的测量精度为：

 应变：50个微应变

位移：0.01毫米

3.2.2 应用领域

l 各种混凝土墙体模型破坏实验。

l  各类建筑物模型振动台实验

l 相似材料模拟实验

l 压缩实验

l 结构件的检测

3.3 机械测试领域

3.3.1 测量精度（机械领域力学测试）

在机械领域里，主要是用于测量大小机械结构件的变形。广泛应用于各种实验环境，作为一种非接触式的多点式位移计和应变片进行使用。

这时采用机械领域专用相机和镜头，非接触式应变位移测量仪的测量精度为：

 应变：50个微应变

位移：0.01毫米

3.3.2 应用领域

l 汽车整车及各部件的各类工况实验

l  风洞实验

l 高速冲击实验

l 高温环境实验