透明的高分子材料有良好的透光、耐热、力学、化学等方面的性能,正逐步替代金属、塑料等传统材料,在建筑、汽车和航空航天等领域大放异彩。但透明材料在生产过程中必然存在细微的损伤和残余应力,并且在服役中面临断裂、疲劳等多种问题。光弹性法、云纹法、相干梯度敏感法等许多光测力学手段,都曾应用于透明材料的力学问题的研究。而最近两年提出的数字梯度敏感法,可以得到透明材料的面内正应力和梯度,凭借设备简单等优势在断裂力学等领域广为应用。本文在介绍数字梯度敏感法的基本原理的基础上,提出了数字梯度敏感法中的光-力学参数的最小二乘标定方法,通过引入线性误差项,提高了标定算法的准确性。分析结果显示本文提出的方法能有效地标定聚甲基丙烯酸甲酯的光-力学参数,可方便地用于各种透明材料的应力测量。随后通过标定好的光-力学参数,测量了聚甲基丙烯酸甲酯的Ⅰ型裂纹的应力强度因子。将多元函数回归问题简化为曲线拟合,简单估算得到应力强度因子,并与边界配置法的理论解进行对照,验证了其准确性。最后,创新性地将IPS屏幕引入数字梯度敏感法,提出背光式测试系统,不仅简化了实验装置,更提高了散斑图像质量与测试结果的准确性。通过凸透镜实验将新测试系统与传统测试系统进行对比,既验证了基于IPS屏幕的背光式测试系统的可行性与有效性,又体现出该系统在装置、操作、准确性等多方面的优势。