数字图像相关技术在力学性能研究方面具有独特的优势，但低温介质气化引起的气流扰动、起雾、结霜，以及低温引起光学玻璃的厚度和折射率发生改变均会对图像产生较大影响，是DIC测试系统的误差的主要来源。

　　新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统可在超低温环境下应用，通过分析测量误差的影响因素，掌握超低温环境下的误差产生的机理，采用算法修正、封闭式冷热台、“气刀装置”相结合的方式，保证DIC测量精度，实现准确分析材料与结构在低温环境下全场力学性能。

　　超低温环境下测试需求

　　航空航天

　　如液体火箭发动机的结构材料，由于液氢(沸点-253℃)、液氧(沸点-183℃)等低温贮存推进剂的存在，还有超低温(-100℃以下)环境要求，需采用具有优良的超低温力学性能的材料。

　　医疗器械

　　用于低温手术的医疗器械，使用液氮对患者的局部肉体进行低温瞬时低温冷冻，使得肉体固化后进行快速和无痛手术。

　　芯片半导体

　　在经过高温及较低温的连续变化环境试验，可以检测出半导体芯片忍受极端温度变化的程度，得以在短时间内检测到试样因热胀冷缩所引起的化学变化或物理损伤。

　　非接触DIC测量方案

　　低温介质气化引起的气流扰动、起雾、结霜，以及低温引起光学玻璃的厚度和折射率发生改变，均会对图像产生较大影响，是DIC测试系统的误差主要来源。

　　XTDIC-Micro显微应变测量系统搭配液氮光学冷热台(-190～600 ℃)

　　气流扰动、起雾等干扰消除

　　针对气流扰动等误差影响的解决方案，大致可以分为利用算法和硬件装置两大类。

　　在算法方面，新拓三维DIC技术采用灰度平均方法，通过对同一状态下试件表面快速采集多幅受到气流扰动影响的图像进行灰度平均，取得质量较高的散斑图像，消除由于气流随机运动造成的图像灰度误差，提高DIC计算精度。

　　基于多图灰度平均的图像处理方法

　　在硬件装置方面，XTDIC-Micro显微应变测量系统配套温度控制模块、高低温环境箱、冷热实验台，提供-190℃～600℃的试验环境。搭配的冷热台，采用氮气回流除雾技术与可视窗口，结合DIC测试技术，可实现超低温变形过程中应变的实时监测。

　　对于气流扰动，采用“气刀”装置，将气刀置于石英玻璃表面，气刀的进风管与高压氮气瓶组连接，压缩纯氮气吹入气刀腔体内，气刀内部其独特的构造对洁净的氮气进行整流，在出口处形成高集中度、大流量的冲击气幕，可保证石英玻璃表面的气流朝向一个方向均匀规律地运动，避免气流随机运动带来的影响。

　　DIC测量系统中引入气刀装置

　　解决极端环境下DIC方法中气流扰动，可结合“双气刀装置”和“灰度平均方法”，来消除气流扰动带来的误差影响。另外，通过利用氮气持续吹除空气及水蒸气，可避免液氮液面形成的雾气和光学玻璃的结霜问题。

　　光学玻璃厚度与折射干扰消除

　　超低温DIC测试过程中，采用多层光学玻璃对空气进行隔离，玻璃会产生折射偏转，低温也会引起折射率发生改变。

　　新拓三维XTDIC-Micro显微应变测量系统，通过建立适用于全场变形的误差修正模型，分析折射偏移量和全场应变误差，消除因温度梯度、光学玻璃的厚度和折射率引起的正应变误差影响。

　　折射引起的正应变误差

　　通过DIC软件算法的调整，可实现光学玻璃折射后的CCD摄像机识别和应变修正，DIC测量光路中的温度梯度导致的光学玻璃的厚度，折射率的变化对DIC测量结果不会产生应变测量误差，故增加光学玻璃的层数也不会对测量误差产生影响。

　　FR-4层PCB板不同温度测试

　　试验测试温度：低温零下40℃—高温150℃;

　　DIC系统测量视场：128*96mm，根据变形应变情况，分析材料受热或冷却时膨胀系数。

　　测量PCB板从零下40°C升温到150°C，半导体PCB板冷热膨胀点点距离以及材料翘曲。

　　通过分析超低温环境下DIC测量误差的影响因素，新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统采用算法系数修正、封闭式冷热台、“气刀装置”相结合的方式，可有效消除气流扰动和双层玻璃带来的误差影响，保证DIC在低温环境下的应变测量精度。