JPH0628659Y2 - 光弾性測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は光弾性現象を利用して透明被検査体内に存在す
る応力を測定する装置において、簡単な操作によって反
射光を利用した測定にも透過光を利用した測定にも随意
に切換え使用できるようにしたものである。

（従来の技術） ガラス製品やプラスチックス製品などの透明体に内部歪
みが存在したり、あるいは外力が印加されると応力が発
生する。そして、このような透明被検査体に応力の有無
やその所在あるいはその大きさを測定するために一般に
光弾性の原理を応用した測定装置が用いられている。

たとえば、透明被検査体内に応力が存在する場合、この
透明被検査体に偏光を透過させると光弾性効果によって
偏光特性が変化し、これを偏光板を介して観察すると干
渉縞模様が見え、この観察結果から透明被検査体内の応
力の有無、その所在あるいはその大きさを知ることがで
きる。このような測定装置は全体が透明である被検査体
の測定には都合が良いが、たとえば電子管のバルブのよ
うに、被検査体が透明外囲器で内部に非透光性部材を有
する場合には使用できない欠点がある。

これに対し、透明被検査体に偏光を投射し、その反射光
を偏光板を介して観察して透明被検査体内に存在する応
力の有無、その所在あるいはその大きさを知る測定装置
が知られている。この装置では透明被検査体の表面から
反射した光は仮りに検査体内に応力が存在してもその光
弾性効果を受けないので、反射した偏光が偏光板に吸収
されて見えない。これに対し、被検査体の内面から反射
した光は被検査体内を往復するとき光弾性効果を受ける
ので、応力が存在すると偏光特性が変化し、偏光板を介
して観察すると干渉縞模様が見え、この観察結果から被
検査体内の応力の有無、その所在あるいはその大きさを
知ることができる。しかも、この測定において、上述の
とおり被検査体の表面から反射した光は測定のじゃまに
ならない利点がある。

（考案が解決しようとする課題） このように、従来は測定光を透過させて被検査体内の応
力を測定する装置と測定光を反射させて被検査体内の応
力を測定する装置との両方を用意し、被検査体の構造な
どによって両者を使い分ける必要があった。これは極め
て不経済なことである。

そこで、本考案の課題は１個の装置でありながら僅かな
操作によって透過光を利用して光弾性効果を観察する測
定にも、反射光を利用した測定にも兼用できる光弾性測
定装置を提供することである。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段〕 本考案は透明被検査体の表側および裏側に偏光系測定光
を投射する光源をそれぞれ配設して所望の光源を選択的
に作動させるようにして、透明被検査体から反射または
透過して来た測定光の光弾性効果による変化を観察して
被検査体内に存在する応力を測定する光弾性測定装置を
提供するものである。

（作用） 偏光系測定光を投射する光源を透明被検査体の表側と裏
側とにそれぞれ配設して所望の光源を選択的に作動させ
れば単に光源を切換えるだけで所望の２種類の測定を随
時行なうことができ、しかも使用しない光源がじゃまに
ならないので、設備が簡単になり、極めて便利で、特に
両種の測定をランダムに実施する場合に有利である。

（実施例） 以下、本考案の詳細を図示の各実施例によって説明す
る。第１図は直線偏光を用いて光弾性効果を干渉縞とし
て測定する装置を示す。図中、(1)は外部光を遮断し、
かつ内面を光吸収性にした外箱、(2)はこの外箱(1)の中
央部に設けられた透明支持台、(3)はこの支持台(2)に支
持されてほぼ水平に位置するたとえばガラス、プラスチ
ックスなどからなる板状の被検査体、(4)はこの被検査
体(3)の斜上方すなわち表側に設けられ斜方向からこの
被検査体(3)に測定光を投射する第１の光源、(5)は上記
被検査体(3)の斜下方すなわち裏側に設けられ斜方向か
らこの被検査体(3)に測定光を投射する第２の光源、(6)
はこれら両光源(4)，(5)に給電する電源、(7)はこの電
源(6)と両光源(4)，(5)との間に介挿され、両光源(4)，
(5)の任意の一方を選択的に作動させる切換え装置たと
えば切換えスイッチ、(8)は被検査体(3)の表側において
対向し、両光源(4)，(5)から被検査体(3)を介して入射
した測定光を観察する観察装置である。

上記両光源(4)，(5)はいずれも白熱電球(41)，(51)と第
１の直線偏光板(42)，(52)を組合せたもので、白熱電球
(41)，(51)から発した普通光を第１の直線偏光板(42)，
(52)を透過させて直線偏光に変換して被検査体(3)に投
射するものである。

上記観察装置(8)は第２の直線偏光板(81)を遮光フード
(82)で覆ったもので、透明被検査体(3)を反射または透
過して来た測定光を観察して被検外体(3)内における光
弾性効果による変化を測定する装置である。

つぎに、本実施例測定装置の作用を説明する。まず、支
持台(2)に被検査体(3)を載置し、電源(6)を投入し、切
換え装置(7)を操作して第１の光源(4)を作動させ、第２
の光源(5)は停止したままとする。すると、第１の光源
(4)から直線偏光である測定光が透明被検査体(3)に投射
されて反射し、観察装置(8)に入射する。このとき、入
射光の一部は透明被検査体(3)の表面から反射して観察
装置(8)に入射する。しかし、この反射光は透明被検査
体(3)内を全く透過しないので、透明被検査体(3)内に応
力が存在しても存在しなくとも光弾性効果を受けない。
このため、両直線偏光板(42)，(81)を回転させて両偏光
軸を直交させると第２の直線偏光板(81)内の光がなくな
る。これに対し、透明被検査体(3)の内面から反射して
観察装置(8)に入射した光は透明被検査体(3)内を往復透
過する。そして、透明被検査体(3)内に応力が存在した
場合、透過した直線偏光は光弾性効果によって、互いに
直交した２方向にそれぞれ振動する成分直線偏光の間に
光路差が生じる。その結果、応力が存在する透明被検査
体(3)内に直線偏光を入射させたときは、次の現像を生
じる。

(1)直線偏光がだ円偏光や円偏光に変わる。

(2)直交する状況では光路差が光源波長の０倍、±１
倍、±２倍…の部分が暗く見える。

(3)応力の働く部分が入射直線偏光振動軸と平行な部分
も暗く見える。

(4)偏光の振動軸の方向は変化しない。

この明暗分布の存在のため、第２の直線偏光板(81)に干
渉縞模様が見える。しかも上述のとおり、透明被検査体
(3)の表面で反射した光はこの観察のじゃまにならな
い。

つぎに、本実施例において、切換え装置(7)を切換え
て、第１の光源(4)を停止し第２の光源(5)を作動させ
る。すると、直線偏光である測定光が透明被検査体(3)
を透過し観察装置(8)に入射する。（ただし、図では被
検査体(3)を中空とし、測定光の透過に支障がないもの
とした。）そして、被検査体(3)内に応力が存在する
と、上述と同様、光弾性効果によって直線偏光が互いに
直交する２方向の成分直線偏光間に光路差を生じ、この
結果、観察装置(8)の第２の直線偏光板(81)に干渉縞模
様が見える。

しかして、このような反射光あるいは透過光による光弾
性測定において、観察された干渉縞模様の濃淡比が被検
査体(3)内に存在する応力の大小に関係するので、干渉
縞模様から、被検査体(3)内における応力の大きさおよ
びその所在部位も知ることができる。

また、本実施例測定装置において、光源(4)，(5)を被検
査体(3)の表側と裏側との両方に配設して所望のものを
選択的に作動するようにしたので、１個の装置で反射光
による観察も透過光による観察も自在に行なうことがで
きる。

つぎに、光弾性測定装置の他の実施例を第２図に示す。
このものは光弾性効果による偏光特性の変化を色の変化
として観察できるようにしたもので、第１，第２の光源
(4)，(5)の各直線偏光板(42)，(52)と透明被検査体(3)
との間にそれぞれ鋭敏色板と称される四分の一波長板(4
3)，(53)を介挿し、さらに、被検査体(3)と観察装置(8)
の第２の直線偏光板(81)との間に第２の四分の一波長板
(83)を介挿したものである。このものは、光源(4)，(5)
の直線偏光板(42)，(52)によって変成された直線偏光が
四分の一波長板(43)，(53)によって円偏光に変成し、こ
の円偏光が透明被検査体(3)内の光弾性効果によって振
動軸の直交する両方向成分に光路差を生じ、第２の四分
の一波長板(83)および第２の直線偏光板(81)を通して見
ると各色について光路差を生じ光源波長の０倍，±１
倍，±２倍…の部分が暗くなり、応力が存在する部位に
応力の大きさに応じてブルーまたは橙黄色の色模様を観
察できる。この色模様の部位および濃淡から被検査体
(3)内に応力の有無、その大小およびその所在部位を測
定できる。そうして、この他の実施例においても、切換
え装置を操作することによって１個の装置でありなが
ら、反射光による観察も透過光による観察も自在に行な
うことができる。なお、上述の各四分の一波長板(43)，
(53)，(83)を着脱自在に構成し、必要に応じて装着して
使用してもよい。

なお、前述の各実施例において、測定に使用する直線偏
光は白熱電球の光を直線偏光板を透過させることによっ
て得られたが、本考案においては他の手段、たとえば直
線偏光を発生するガスレーザーを用いる法、シンクロト
ロン放射で発生する直線偏光を用いる法などでもよい。
ただし、円偏光はいったん直線偏光を発生させてからこ
れを四分の一波長板を透過させるかあるいはフレネルプ
リズムを透過されて円偏光化してもよい。

〔考案の効果〕

このように、本考案の光弾性測定装置は透明被検査体の
表側および裏側からそれぞれ偏光系測定光を投射する光
源を対設し、これら光源を随意に切換え作動させるの
で、１個の測定装置でありながら反射光を利用した測定
と透過光を利用した測定とに兼用でき、特に全体が透明
な被検査体と非透光性部材を内包した透明被検査体とを
ランダム順序で検査する場合に極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の光弾性測定装置の一実施例の説明図、
第２図は他の実施例の説明図である。 (3)……被検査体、(4)，(5)……光源 (41)，(51)……白熱電球、(42)，(52)……直線偏光板 (43)，(53)，(83)……四分の一波長板 (7)……切換え装置、(8)……観察装置 (81)……直線偏光板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】透明被検査体の表側および裏側にそれぞれ
   配設され上記被検査体に偏光系測定光を投射する複数の
   光源と、これら光源のうち表側または裏側のいずれか一
   方の光源を選択的に作動させる切換え装置とを具備し、
   上記被検査体から反射または透過して来た上記測定光の
   光弾性効果による変化を観察して上記被検査体内に存在
   する応力を測定することを特徴とする光弾性測定装置。