[发明专利]透视测量高聚物材料内部热变形场分布的装置及方法

摘要

本发明公开了一种透视测量高聚物材料内部热变形场分布的装置及方法。该装置基于谱域光学干涉相干层析(SD‑OCT)的原理，通过对迈克尔逊干涉仪中宽带光源的空间调制，利用被测材料内部和参考面之间的弱反射光干涉信号，测出高聚物材料内部的轮廓结构和热变形场分布，并校正材料热变形过程中因温度折射率变化而引入的测量误差。本发明的测量速度快，测量精度高，适用于高聚物材料热变形特性分析和表征等领域。

主权项

1.一种透视测量高聚物材料内部热变形场分布的方法，其特征在于，其采用的装置依次包括一个谱域光学相干层析测量系统(1)，一个温控单元(2)，以及一个被测样件固定装置(3)；谱域光学相干层析测量系统(1)依次包括：被测样件(4)、宽带光源(11)、第一凸透镜(12)、柱面镜(13)、方形分光镜(14)、参考光楔(15)、第二凸透镜(16)、衍射光栅(17)、第三凸透镜(18)、CCD相机(19)；温控单元(2)包括一个加热装置(21)和一个温度传感装置(22)；被测样件固定装置(3)需保证被测样件(4)后表面在整个测量过程中位置不发生变化；其具体步骤如下：①如果被测样件(4)由多层不同材料叠加而成，且被测样件内部p点位于第L层；当被测样件发生热变形，p点移动到p′的位置时，发生的光学深度变化量w_p表示为：其中k_c为中心波数；Δ∏_p是p点移动前后产生的相位差；n_i是第i层的折射率，其中n₀是被测样件所处环境的折射率，处于空气中取n₀＝1；Δn_i是移动前后第i层的折射率变化量，其中Δn₀是被测样件所处环境的折射率变化量，Δn₀＝0；z_si是第i层的前表面到参考面R的光学深度，z_s0＝0；②若被测样件(4)是单层材料，且其后表面不随温度变化而发生离面位移，假设p是被测样件后表面上的一个点，那么(1)式可写为：由于z_s1，z_p和Δ∏_p均通过测量得到，因此(2)式可以计算出Δn₁/n₁；对于由多层不同材料组成的被测样件，利用(2)式分别求解各材料的Δn_i/n_i，再将其带入(1)式求出w_p；③根据公式(1)，被测样件(4)内部p点的离面位移场分布d_p为：其中w_si是第i层前表面的光学深度变化量，w_s0＝0；④温度变化后，被测样件(4)内部p点深度方向的离面正应变w_p为：