非接触式光学应变测量技术正以前所未有的速度跨越温度、精度和复杂环境的边界逐步成长为工业检测领域的关键力量

在科研与工业检测领域，一场无声的革命正在发生。曾经依赖粘贴电阻应变片、布置大量传感器的接触式测量方法，正逐渐被非接触式光学应变测量技术所补充甚至替代。

数字图像相关技术(DIC)作为其中的重要代表，以其高精度、全场测量的优势，突破温度、精度和复杂环境的限制，成为材料研究、结构测试与工业检测中不可或缺的力量。

"非接触光学应变测量技术最早仅能在实验室常温环境下使用"，这一局限已被彻底打破。当今先进的DIC系统已能够在-200℃至2600℃的极端温度范围内稳定工作。[1]

同时，在-200℃甚至液氦温区，粘贴式应变片常因粘附剂脆化与信号漂移而难以工作，光学应变测量技术则以非接触方式轻松应对这一挑战。

精度是衡量应变测量技术的关键指标。现代DIC系统的位移精度已达0.001像素，应变测量范围可从0.005%到超过2000%。[2]

图1：DIC技术在微尺度应变测量中的应用示意图

在微尺度领域，立体显微DIC系统专为高倍率下的精确位移与应变测量而设计，其视场范围可小至0.8毫米，能精确捕捉电子元件在亚毫米尺度的应变分布，解决了传统测量方法因空间尺寸限制及分辨率不足难以捕捉真实形变场的难题。

新型光纤应变传感器通过创新性融合游标效应与微腔动态调谐技术，其应变灵敏度高达866.6 pm/με，较传统光纤光栅提升超过800倍，同时具备0.01374 με/°C的超低温度串扰。[3]

复杂工业环境一直是非接触光学测量技术面临的挑战。散斑制备与图像质量问题曾是阻碍DIC技术在实际工业场景中应用的关键痛点。

同时，在高速加载、冲击和高频振动条件下，传统应变片与加速度计难以捕捉瞬态细节，而双目三维DIC又需要多台高速相机与精密校准，系统复杂且成本高昂。

研究表明，光纤与应变片灵敏度分散性可分别降至1%和2.8%，大大提高了测量的可靠性。[4]

基于游标效应的光纤应变传感器灵敏度可达552.14 pm/με，为复杂环境下的应变测量提供了新的技术路径。[5]

面对散斑制备与图像质量的挑战，EikoTwin DIC带来了一种基于网格模型的新型DIC技术，从根本上改变了传统思路。

EikoTwin DIC采用立体网格DIC应变测量技术，在DIC软件分析系统中直接导入仿真模型，以仿真模型为基础进行DIC应变分析与运算，实测结果也直接显示在仿真模型上。

图2：EikoTwin DIC基于网格模型的新型DIC技术

这项技术实现了无校正板的自校准。与传统DIC测量方式需要消耗至少一小时的校正时间不同，EikoTwin DIC的相机校准基于实物的有限元模型，大大简化了准备工作。

随着技术瓶颈的突破，非接触式光学应变测量技术正在各行各业展现其价值。

在航空航天领域，EikoTwin DIC被用于精确测量陶瓷基复合材料与环境屏障涂层之间的界面性能，解决了下一代航空发动机热端部件设计中的关键难题。

在电子产业中，三维DIC系统应用于微小型电子元件的应变测量，为5G通信、新能源汽车电子和高密度集成电路提供了宝贵的力学性能数据。

在土木建筑领域，新型光纤应变传感器因其密封二氧化硅结构和刚性安装特性，特别适合于民用基础设施的长时间原位监测。

OFDR分布式光纤应变监测国家标准的制定标志着该技术在我国工业应用中的成熟与规范化。[7]

非接触式光学应变测量技术并未停止进化的脚步。随着人工智能、大数据与物联网技术的发展，这一领域正朝着智能化、多元化的方向迈进。

多物理场耦合测量成为重要发展趋势。现代DIC系统可与红外热像仪同步集成并统一标定坐标，在同一坐标体系内同时观察温度场与应变场，实现从单一物理量表征到多物理量协同分析的跨越。

从国内外研究机构不断探索光学散射成像机理，到研发高灵敏度光纤应变传感器，全球科研人员正在这一领域不断开拓创新。

应力发光材料已实现0.162 K⁻¹的温度感知绝对灵敏度，为极端环境下的应变测量开辟了新途径。[9]

飞秒相干声子光谱技术已成功检测晶格应变，测得压电场强度约102 V/m，为微观尺度应变分析提供了新工具。[10]

非接触式光学应变测量技术正在重塑工业检测的边界。随着技术的不断成熟与应用场景的持续拓展，这场光学测量革命才刚刚开始。