LSM 系列应变检测仪，如何捕捉材料内部残余应力？

透明材料在模压、切割、退火等加工过程中，内部容易留存残余应力。这类应力肉眼无法直接识别，却会改变材料光学特性。LSM 系列应变检测仪依托光弹性原理，把看不见的内部应力转化为可观察、可计量的光学信号，以此捕捉材料内部残余应力。

一、应力引发双折射，信号产生的根源

均质透明材料无应力状态时，各个方向折射率保持一致。当材料内部存在残余应力，分子结构会发生形变，材料呈现双折射特性。入射偏振光穿过样品后，会分离成两束振动方向互相垂直的偏振光，两束光传播速度存在差异，穿过样品后形成光程差。光程差大小和材料应力大小、样品厚度存在对应关系。应力分布不均匀的区域，光程差也会随之变化，这就是仪器能够识别应力分布的基础。

二、仪器光路捕捉应力信号的完整流程

LSM 不同型号的光路配置略有差别，基础信号采集流程大体相同。

1. 光源输出光线，光线经过起偏镜处理，转化为单一振动方向的线偏振光。

2. 偏振光照射到待测样品，样品内部残余应力带来双折射效应，光线分解形成两束偏振分量，产生光程差。

3. 光线继续向后传输，定量机型会经过 1/4 波片，把线偏振光转换为圆偏振光，降低样品旋转带来的测量干扰。基础目视款一般不配置波片组件。

4. 光线抵达检偏镜，只有特定振动方向的光分量可以通过。两束偏振光发生干涉，形成明暗条纹或者彩色干涉图案。

5. 目视机型依靠人眼观察干涉图案，判断应力分布位置；带图像采集的机型，由相机采集干涉图像，软件读取光学信号，换算成对应的光程差，再结合样品厚度，得到残余应力数值。

三、定性观测与定量捕捉的不同方式

1. 定性捕捉（LSM 基础目视型号）采用白光光源，依靠干涉色彩判断应力。不同光程差对应不同干涉色，条纹密集、色彩变化明显的位置，代表应力相对集中。操作人员可以快速定位应力区域，筛查样品是否存在不良。这种方式可以捕捉应力分布形态，但不容易获取具体应力数值。

2. 定量捕捉（带测量组件的 LSM 机型）采用塞拿蒙法进行检测。光路中的 1/4 波片配合可旋转检偏镜，转动检偏镜找到视场消光位置，记录旋转角度。系统根据角度换算光程差，再代入样品厚度参数，计算残余应力大小。自动化机型可以自动完成图像采集与运算，减少人工操作带来的偏差，持续记录多点位应力数据，捕捉样品局部微小的应力变化。

四、影响残余应力捕捉效果的几个因素

样品透光性会直接影响信号采集，不透光或者散射严重的材料，很难获得清晰干涉图像。样品厚度需要纳入考量，同等应力条件下，厚度更大的样品生成的光程差数值更高。环境杂光会干扰干涉图案，高精度测量场景需要控制环境光照。样品表面划痕、污渍也会造成局部光学干扰，容易和材料内部应力信号混淆，测试前需要清洁样品表面。

五、适用范围说明

这套检测方式多用于玻璃、光学树脂、透明薄膜等透光材料。仪器捕捉到的是材料截面方向综合的应力表现，可以识别应力集中位置，评估退火工艺、成型工艺带来的内部应力情况，为材料品质管控提供参考。