de.wedoany.com-Bericht: Der pensionierte Professor Zhang Yuanpeng vom Institut für Mechanik der Peking-Universität in China und sein Team haben mithilfe eines elektrooptischen Modulators (EOM) erfolgreich ein Doppelbrechungsmessgerät entwickelt, das die Spannungsmessung von der manuellen visuellen Auswertung auf die automatische Analyse elektrischer Signale umstellt. Das Messgerät erhielt den vierten Preis des Nationalen Erfindungspreises. Auf dieser Grundlage wurde später ein vollautomatischer spannungsoptischer Elastizitätsmesser entwickelt, der ein nationales Erfindungspatent erhielt. Damit wurde das technische Engpassproblem der herkömmlichen spannungsoptischen Messmethode mit geringer Effizienz und großen Fehlern in der Branche gelöst.
Am 22. August 2025 kam es beim Bauprojekt der Jianzha-Gelben-Fluss-Riesenbrücke der Xicheng-Eisenbahn aufgrund des unrechtmäßigen Einkaufs von über 19.000 minderwertigen Schrauben zu einem schweren Einsturz, bei dem 13 Menschen ums Leben kamen, 3 Personen vermisst wurden und ein direkter wirtschaftlicher Schaden von fast 49 Millionen Yuan entstand. Dieser Unfall unterstreicht die extreme Bedeutung der Festigkeitsprüfung von Strukturteilen wie mechanischen Geräten und Brücken. Der spannungsoptische Elastizitätsmesser ist ein zentrales Prüfgerät zur Überprüfung der Spannung von Bauteilen. Die herkömmliche Methode ist auf das manuelle Ablesen der Interferenzstreifenordnung auf Isochromatenbildern angewiesen, insbesondere bei der Auswertung von Bruchteil-Ordnungen gibt es inhärente Nachteile wie geringe Effizienz und große Fehler.
Die herkömmliche spannungsoptische Messmethode verwendet transparente Epoxidharzmodelle, um tatsächliche Bauteile zu simulieren, und berechnet die innere Spannungsverteilung im polarisierten Lichtfeld durch Isoklinen und Isochromaten. Der manuelle Datenerfassungsprozess ist jedoch umständlich, was die Anwendungseffizienz dieser Methode im Ingenieurwesen erheblich einschränkt. Nach Abschluss des Projekts zur dreidimensionalen spannungsoptischen Spannungsanalyse der Stützstruktur des Bogenwehrs des Shitouhe-Stausees in der Provinz Shaanxi begann Zhang Yuanpeng mit der Suche nach einer automatisierten Lösung.
Das Forschungsteam führte innovativ einen elektrooptischen Modulator (EOM) ein, der die Eigenschaft der elektroinduzierten Doppelbrechung unter angelegter Spannung nutzt, um den durch Spannung im belasteten Modell verursachten Doppelbrechungs-Gangunterschied präzise zu kompensieren. Durch Anlegen eines Wechselsignals im orthogonalen polarisierten Lichtfeld und die Einführung von fotoelektrischer Umwandlung sowie Oszilloskopanzeige kann das System ein stabiles Frequenzverdopplungssignal ausgeben, das die subjektive manuelle Beurteilung von „hellen und dunklen" Punkten ersetzt und die Messempfindlichkeit sowie -genauigkeit erheblich verbessert.
Experimente bestätigten die Zuverlässigkeit dieser Technologie. Die Messung der Linearität der elektroinduzierten Doppelbrechung des EOM zeigte einen Linearitätsfehler von etwa 0,5 %, vergleichbar mit der Leistung eines hochpräzisen Babinet-Soleil-Kompensators. Bei der Messung einer diametral belasteten Scheibe stimmten die mit der EOM-Automatisierungslösung gewonnenen Spannungsverteilungsdaten sehr gut mit den Ergebnissen der dreidimensionalen Finite-Elemente-Berechnung überein. Der Trend der Spannungsverteilung über die Querschnitte war konsistent, und der maximale Fehler lag unter 10 %.
Das auf dieser Technologie basierende hochpräzise und hochempfindliche Doppelbrechungsmessgerät wurde von der Elektronikinstrumentenfabrik der Peking-Universität hergestellt und erhielt den zweiten Preis des Pekinger Wissenschafts- und Technologieergebnispreises sowie den vierten Preis des Nationalen Erfindungspreises. Diese Messtechnik wurde zur Glas-Spannungsprüfung in der Produktionslinie des Shanghai Fernsehgerätewerks eingesetzt und erzielte gute wirtschaftliche Ergebnisse. Drei Jahre später entwickelte das Team erfolgreich einen vollautomatischen spannungsoptischen Elastizitätsmesser mit vollständig eigenständigen geistigen Eigentumsrechten, der ein nationales Erfindungspatent erhielt.
