三轴土样全表面测量系统

土样变形数字图像测量系统的开发始于2000年，主要针对三轴试验仪。目前发展到第二代，在第一代的基础上的改进包括（1）模拟实际测量环境，制作了摄像头畸变和物距误差标定平台，更好地消除误差，提高测量精度；（2）进一步改进了三轴压力室，解决了内置均匀照明的问题，实现了单摄像头测量土样全表面变形；（3）用软金属圆柱试样，应用电阻应变仪检定了图像测量系统的测量精度；（4）开展了土样整体变形测量和局部变形，包括体积变形测量结果的对比研究，证明测量系统的适用性和可信性；（5）完善了测量数据后处理分析软件，包括土样变形三维图形可视化软件技术。 该系统通过分析识别三轴试验过程中拍摄的土样图像确定土样的变形，由压力室底座、压力室、照明装置、数字图像传感器（CMOS）和镜头、摄像机支架及密封罩、测控软件等部分组成。该系统需要与已有加载设备及特制橡皮膜配套使用。 该系统具有以下特点：（1）非接触测量，不扰动试样，不干扰试样变形；（2）借助于平面反光镜，实现了一台摄像机拍摄试样360度全表面的变形；（3）直接应用于非饱和土的测量；（4）直接同步测量轴向变形和径向变形；（5）任意选择测量断面或部位；（6）较高的变形测量精度；（7）独特的表面变形场测量功能；（8）实时保存土样变形的图像；（9）该系统还能给出试验过程中每一时刻土样表面变形和应变等值线分布图，可以对土样变形的细部特征和剪切破坏过程进行精细研究。 对于直径38高80、直径39.1高80及直径50高100（mm）三种规格试样，使用一般的工业用数字图像传感器（分辨率1280*1024），在测量视场165mm(H)*124mm(V)及正常室温条件下，其变形测量精度都为微米量级。 以5mm*5mm的标定长度（加工精度为0.25微米）进行实际测量，最大绝对误差X方向为0.0065mm， Y方向为0.0081mm，相对误差为微米量级。 用金属材料以应变片测量值为基准检定的测量平均误差为0.007%。 测量最小采样间隔0.5秒。