一种用于检测钢化玻璃表面应力的应力仪的制作方法
【专利摘要】一种用于检测钢化玻璃表面应力的应力仪，包括基座，镜片组合，光源部件，测量部件。镜片组合包括一组合棱镜和一反光镜进行光反射；光源部件由激光器产生光束，经起偏振片调整后，入射到进光棱镜上；测量部件由石英补偿器补偿反光镜发出的光线，经检偏振片后发射出去，测角度盘对发射的光线进行捕捉测量。本仪器采用GASP法的工作原理进行测量对于表面应力值不是很高的钢化玻璃具有较高的测量精度，适用于建筑上使用的半钢化玻璃的表面应力检测。
【专利说明】一种用于检测钢化玻璃表面应力的应力仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及玻璃检测装置，特别是涉及一种检测钢化玻璃表面应力的的应力仪。
【背景技术】
[0002]在建材领域，玻璃制品在出厂前需要对其表面应力进行分析测量，目前执行的标准为GB/T18144— 2000《玻璃应力测试方法》。
[0003]目前，玻璃制品表面应力分析测量的仪器所采用的工作原理对表面应力较高的钢化玻璃有较好的测量效果和测量精度，但是对于表面应力比较低的钢化玻璃或适用于建筑上的半钢化玻璃并不能进行很精确的表面应力测量。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本实用新型提供了一种用于检测钢化玻璃表面应力的应力仪，由于它是采用GASP法的工作原理进行测量，对于表面应力值不是很高的钢化玻璃具有较高的测量精度，适用于建筑上使用的半钢化玻璃的表面应力检测。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:一种用于检测钢化玻璃表面应力的应力仪，包括基座，镜片组合，光源部件，测量部件；光源部件和测量部件滑设在基座上燕尾槽导轨中，镜片组合设置在基座内部。
[0006]所述镜片组合包括一组合棱镜和一反光镜，所述组合棱镜固定在基座内部，是由进光棱镜、出光棱镜和夹设在进光棱镜、出光棱镜之间的光线隔板组成，所述反光镜通过基座侧面的反光镜扳手调节角度。
[0007]所述光源部件由激光器产生光束，经起偏振片调整后，入射到进光棱镜上。
[0008]所述测量部件由石英补偿器补偿反光镜发出的光线，经检偏振片后发射出去，测角度盘对发射的光线进行捕捉测量。
[0009]进一步讲:
[0010]所述进光棱镜为全反射棱镜。
[0011]所述激光器和起偏振片设置在一激光座上，激光座滑设在燕尾槽导轨中，激光器为红光激光器，并由激光座侧面的激光器扳手来调整光线的入射角度。所述激光器由激光器电池盒供电,激光器电池盒上有电池盒电源开关和电池盒电源指示灯。
[0012]所述测量部件包括了测量座，石英补偿器插入在测量座的最下方，检偏振片在石英补偿器之上，测角度盘在检偏振片之上，还有一物镜在测角度盘之上，一目镜在物镜之上。
[0013]测角度盘由轴系和盘系组成；轴系固定不动，有0基准，中央带有透视孔；盘系可相对于轴系旋转，盘系中央带有平行线划板，边缘带有360°分度盘，盘系中央同样透光；平行线划板与分度盘固定为一体，平行线与分度盘0°值对准。
[0014]本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点:本仪器是应用GASP法而设计，应用反射和折射原理，通过设置光源、棱镜反光镜镜片组合、石英补偿器和起偏、检偏振片，将光线两个方向上的程差分布叠加，在观测视场中出现倾斜的黑色干涉条纹，通过被测玻璃的表面应力值与干涉条纹的倾斜角的正切函数成正比这一算法，来获得玻璃的表面应力值。本仪器对于表面应力值不是很高的钢化玻璃具有较高的测量精度，具有巨大的市场潜力，适用于建筑上使用的半钢化玻璃的表面应力检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型玻璃表面应力仪外部整体结构图；
[0016]图2为本实用新型玻璃表面应力仪内部整体结构图；
[0017]图3为本实用新型玻璃表面应力仪侧面看燕尾槽导轨的截面图；
[0018]图4-a，4-b，4_c为本实用新型玻璃表面应力仪观测系统视场及刻度盘变化示意图。
[0019]图中，1-基座，2-镜片组合，3-光源部件，4-测量部件，5-燕尾槽导轨；
[0020]21-进光棱镜，22-出光棱镜，23-光线隔板，24-反光镜,25-反光镜扳手；
[0021]31-激光器,32-起偏振片,33-激光座,34-激光器扳手,35-激光器电池盒,36-电池盒电源开关,37-电池盒电源指示灯；
[0022]41-测量座，42-石英补偿器，43-检偏振片，44-测角度盘，45-目镜，46-物镜，47-轴系，48-盘系，49-平行线划板，50-分度盘。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
[0024]本实用新型玻璃表面应力仪用于检测钢化玻璃的表面应力，是基于GASP法(临界角表面偏光仪法)而设计。GASP法的测量原理是:当光线射入玻璃表面时，在表面附近的薄层中会以平行玻璃表面的方向运行一小段距离，如果玻璃表面没有应力，光线以临界角入射时便可产生全反射，即光线可沿玻璃表面传播，并可能再以临界角反射回来。如果玻璃表面有应力，当光线沿玻璃表面传播时，由于玻璃表面的应力，使光线在传播过程中产生了双折射。在这种情况下，反射出来的光线由于玻璃表面应力，形成了与光线路程成正比的程差线性分布光场。利用石英补偿器可以产生在另一个方向上的程差线性分布光场，这两个方向上程差分布的叠加，在视场中就出现了倾斜的黑色干涉条纹。测定干涉条纹的倾角，应用玻璃表面应力值与视场中干涉条纹的倾斜角正切函数成正比的算法，就可以计算出玻璃表面应力值。
[0025]因此本实用新型提供的玻璃表面应力仪，如图1所示，包括了基座1、镜片组合2、光源部件3和测量部件4四个部分。
[0026]如图2所示，基座I有一上平台，平台上设置有燕尾槽导轨5，燕尾槽导轨5和基座I里部保持光线畅通。光源部件3和所述测量部件4安装在燕尾槽内，可以移动调节和固定。基座I只有上平台和侧壁，内部和底部都为空，内部放置镜片组合2，底部放置待测玻璃，使待测玻璃能够感受到镜片组合2发射过来的光，并能向测量部件反射光。
[0027]在基座I内部，镜片组合2包括了组合棱镜和反光镜24，组合棱镜固定在基座内，由进光棱镜21、出光棱镜22和夹设在进光棱镜21、出光棱镜22之间的光线隔板23组成。反光镜24设置在出光棱镜22的一侧,接收出光棱镜22发出来的光,反光镜24通过设置在基座侧面的反光镜扳手25调节角度。光线隔板23为金属隔板。进光棱镜21采用全反射棱镜。
[0028]本实用新型玻璃表面应力仪使用全反射进光棱镜21，它的折射率大于被测的玻璃，当光线以临界角进入被测玻璃时可以产生全反射，即光线可沿玻璃表面传播，并可能再以临界角反射回来，当光线沿玻璃表面传播时，由于玻璃表面的应力，使光线在传播过程中产生双折射。
[0029]在玻璃表面应力仪中，光源部件3是由能发出单色性很好的红光的激光器31和起偏振片32产生光束。激光座33滑设在燕尾槽导轨5中，激光器31和起偏振片32都安装在激光座33中，激光器31并由安装在激光座侧面的激光器扳手34来调整光线的入射角度，使所述光线达到全反射角度的要求；起偏振片32设置在激光器31的下方固定在激光座33的底部。激光器31由激光器电池盒35供电,激光器电池盒35内可装载两节5号电池总电压为3V为激光器供电，激光器电池盒35上有电池盒电源开关36和电池盒电源指示灯37。激光器31射出的线状光线经过起偏振片32的严格调整(产生偏振光)，进入进光棱镜21。
[0030]在玻璃表面应力仪中，测量部件4设置在反光镜24的上方,包括了测量座41、石英补偿器42、检偏振片43、测角度盘44和目镜45、物镜46。测量座41滑设在燕尾槽导轨5中，其他部件安装在测量座41上。
[0031 ] 石英补偿器42在测量座的最下方，可以从两个方向插入到座内；石英补偿器42的上方是检偏振片43 ;检偏振片43的上方是测角度盘44。测角度盘44由轴系47和盘系48组成(如图4-a、4-b、4-c)，轴系47固定不动，是衡量盘系偏移角度的O基准，中央带有透视孔；盘系48中央带有平行线划板49，边缘带有360°分度盘50，平行线划板与分度盘固定为一体，平行线划板与分度盘0°值对准，盘系48中央同样透光，盘系48可相对于轴系47旋转，产生角度偏移。
[0032]在测角度盘44的中央上方是观测系统，观测系统包括目镜45和物镜46。目镜45在上，物镜46在下。
[0033]提供的仪器使用方法是:
[0034]I)用清洁的纱布、酒精，擦拭棱镜通光面和被测玻璃表面，再在棱镜底面上滴几滴折射率油。
[0035]2)确定被测玻璃的浸锡面，将仪器轻轻放在该表面。
[0036]3)打开电池盒上的开关，盒上面的小黄灯亮，仪器光源部件中的激光器发射出红色激光。
[0037]4)将光源部件和测量部件放在导轨上正确位置(导轨上有标识)，使进光棱镜对着光源部件底部，反光镜对着测量部件底部。
[0038]5)光线由进光棱镜进入，经折射后由出光棱镜射出，再经反光镜反射到测量部件，观察目镜，慢慢转动光源部件的搬手调整激光光线的射出角度当达到全反射角度时，在目镜中就会看到红色背景中的黑色条纹，图4-a所示。
[0039]6)慢慢转动反光镜的调节扳手，使在目镜中的干涉条纹处于视场中央，调节目镜上下位置使所看到的图像达到最清晰，图4-b所示。
[0040]7)转动测角度盘，使平行线划板干涉条纹的倾斜角完全一致，这时就可以通过度盘测出干涉条纹的倾斜角度0 (如图4-c所示)。
[0041]如果玻璃没有表面应力，黑色干涉条纹与视场边缘界线完全垂直，当玻璃表面有应力时，干涉条纹就会发生倾斜，应力越大，倾斜角度e越大。应力计算公式是:
[0042]F=KXtg 9
[0043]其中，F表示被测玻璃表面应力值(Mpa)，0表示干涉条纹的倾斜角，K是仪器常数，根据镜片组合2、光源部件3、测量部件4的光学参数查手册可得。
[0044]本实用新型提供的一组玻璃表面应力仪的基本参数是:
[0045]1、测量范围:0_150Mpa ；
[0046]2、度盘刻度:1°，刻度范围:360° ;
[0047]3、精度:±5Mpa;
[0048]4、激光光源:波长635nm，功率IOmv ；
[0049]5、K=39.70。
[0050]本实用新型玻璃表面应力仪采用全反射棱镜，棱镜分为进光棱镜和出光棱镜，把光线分为进入部分和射出部分，这两部分用金属隔板隔开，在这种情况下，反射出来的光线由于被测玻璃的表面应力形成了与光线路程成正比的程差线性分布光场。
[0051]本实用新型玻璃表面应力仪由于使用了石英补偿器，石英补偿器是一种用天然石英石制成的楔形光学元件，用它可以产生在另一个方向上的程差线性分布光场。由于上述这两个方向上程差分布的叠加，在观测系统的视场中就出现了倾斜的黑色干涉条纹，被测玻璃的表面应力值与视场中干涉条纹的倾斜角的正切函数成比例，因此，通过对干涉条纹倾斜角的测量就可以计算出玻璃的表面应力值。
【权利要求】
1.一种用于检测钢化玻璃表面应力的应力仪，包括基座(1)，镜片组合(2)，光源部件(3)，测量部件(4);光源部件(3)和测量部件(4)滑设在基座(I)上燕尾槽导轨(5)中，镜片组合(2)设置在基座(I)内部，其特征在于， 所述镜片组合(2)包括一组合棱镜和一反光镜(24)，所述组合棱镜固定在基座(I)内部，是由进光棱镜(21 )、出光棱镜(22 )和夹设在进光棱镜(21)、出光棱镜(22 )之间的光线隔板(23)组成，所述反光镜(24)通过设置在基座(I)侧面的反光镜扳手(25)调节角度； 所述光源部件(3)由激光器(31)产生光束，经起偏振片(32)调整后，入射到进光棱镜(21)上； 所述测量部件(4)由石英补偿器(42)补偿反光镜(24)发出的光线，经检偏振片(43)后发射出去，测角度盘(44)对发射的光线进行捕捉测量。
2.根据权利要求1所述的用于检测钢化玻璃表面应力的应力仪，其特征在于，所述进光棱镜(21)为全反射棱镜。
3.根据权利要求1或2所述的用于检测钢化玻璃表面应力的应力仪，其特征在于，所述激光器(31)和起偏振片(32 )设置在一激光座(33 )上，激光座(33 )滑设在燕尾槽导轨(5 )中，激光器(31)为红光激光器，并由安装在激光座(33)侧面的激光器扳手(34)来调整光线的入射角度。
4.根据权利要求3所述的用于检测钢化玻璃表面应力的应力仪，其特征在于，所述激光器(31)由激光器电池盒(35 )供电，激光器电池盒(35 )上有电池盒电源开关(36 )和电池盒电源指示灯(37)。
5.根据权利要求1所述的用于检测钢化玻璃表面应力的应力仪，其特征在于，所述测量部件(4)包括了测量座(41)，石英补偿器(42)插入在测量座的最下方，检偏振片(43)在石英补偿器(42)之上，测角度盘(44)在检偏振片(43)之上，还有一物镜(46)在测角度盘(44)之上，一目镜(45)在物镜(46)之上。
6.根据权利要求1或5所述的用于检测钢化玻璃表面应力的应力仪，其特征在于，所述测角度盘(44)由轴系(47)和盘系(48)组成；轴系(47)固定不动，有O基准，中央带有透视孔；盘系(48 )可相对于轴系(47 )旋转，盘系(48 )中央带有平行线划板(49 )，边缘带有360°分度盘(50)，盘系(48)中央同样透光；平行线划板(49)与分度盘(50)固定为一体，平行线与分度盘0°值对准。
【文档编号】G01L1/24GK203490010SQ201320603032
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】肖鹏军, 王精精, 张朝捷, 陆凡, 黄小楼, 张京玲, 程学然, 丁凌志, 祁琨 申请人:中国建材检验认证集团股份有限公司