一種用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬材料疲勞損傷測(cè)試儀器采用電子拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)金屬試件進(jìn)行加載，然而對(duì)于金屬試件在長(zhǎng)度方向的形變是關(guān)鍵的待測(cè)量，形變量采用位移測(cè)量裝置測(cè)量，現(xiàn)有的位移測(cè)量裝置如電感式位移測(cè)量?jī)x等精度很低，無法滿足測(cè)量要求，因此，有必要設(shè)計(jì)一種新型的用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置，該用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置具有基于激光干涉的位移測(cè)量裝置，檢測(cè)精度高。
[0004]實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下:
[0005]—種用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置，包括用于對(duì)試件加載負(fù)荷的電子拉伸試驗(yàn)機(jī)，電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上設(shè)有位移測(cè)量裝置；
[0006]所述的位移測(cè)量裝置包括箱體(1)，箱體內(nèi)設(shè)有激光器(2)、分光鏡(3)、側(cè)部反射鏡(4)、干涉模塊(7)、光強(qiáng)傳感器(8)、時(shí)鐘發(fā)生器(11)和數(shù)字信號(hào)處理電路(9);
[0007]位移測(cè)量裝置還包括固定在電子拉伸試驗(yàn)機(jī)的活動(dòng)橫梁(10)底部的頂部反射鏡
(5)；
[0008]激光器豎直設(shè)置在箱體內(nèi)腔的底部；分光器傾斜45°設(shè)置，分光器位于頂部反射鏡與激光器出口的連線上，分光器還位于干涉模塊和側(cè)部反射鏡之間的連線上，并且分光器、干涉模塊和側(cè)部反射鏡在水平高度上平齊；
[0009]干涉模塊處設(shè)有光強(qiáng)傳感器(8);
[0010]時(shí)鐘發(fā)生器與數(shù)字信號(hào)處理電路相接；
[0011]所述的數(shù)字信號(hào)處理電路包括放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字比較器和脈沖計(jì)數(shù)單元;
[0012]光強(qiáng)傳感器依次經(jīng)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)字比較器的第一輸入端；比較器的第二輸入端接參考數(shù)字量，數(shù)字比較器的輸出端接脈沖計(jì)數(shù)單元的輸入端。
[0013]所述的激光器為發(fā)出紅色激光的激光器。
[0014]所述的放大電路為基于運(yùn)算放大器的放大電路。
[0015]時(shí)鐘發(fā)生器包括晶振以及分頻器等器件。
[0016]數(shù)字信號(hào)處理電路可以采用多個(gè)分立的數(shù)字器件搭建(如A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字比較器和脈沖計(jì)數(shù)器等均為成熟的器件)，也可以采用集成器件，如DSP等，數(shù)字信號(hào)處理電路為成熟的現(xiàn)有技術(shù)，不設(shè)計(jì)到任何方法和程序。
[0017]有益效果:
[0018]本實(shí)用新型的用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置，由于采用基于激光干涉的位移測(cè)量裝置，所以能準(zhǔn)確地測(cè)量出試件的形變量，精度極高，且易于安裝實(shí)施，另外，數(shù)字信號(hào)處理電路針對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，輸出的信號(hào)也為數(shù)字信號(hào)，因此，相比與模擬器件，抗干擾性能更好，總而言之，本實(shí)用新型能為金屬材料的疲勞損傷測(cè)試提供良好的測(cè)試條件。
【附圖說明】
[0019]圖1是用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是數(shù)字信號(hào)處理電路的電原理框圖。
[0021 ] 標(biāo)號(hào)說明:1 -箱體，2-激光器，3-分光鏡，4-側(cè)部反射鏡，5-頂部反射鏡，6_光路，7-干涉模塊，8-光強(qiáng)傳感器，9-數(shù)字信號(hào)處理電路，10-活動(dòng)橫梁，11-時(shí)鐘發(fā)生器。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0023]如圖1-2所示，一種用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置，包括用于對(duì)試件加載負(fù)荷的電子拉伸試驗(yàn)機(jī)，電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上設(shè)有位移測(cè)量裝置；
[0024]所述的位移測(cè)量裝置包括箱體1，箱體內(nèi)設(shè)有激光器2、分光鏡3、側(cè)部反射鏡4、干涉模塊7、光強(qiáng)傳感器8、時(shí)鐘發(fā)生器11和數(shù)字信號(hào)處理電路9 ;
[0025]位移測(cè)量裝置還包括固定在電子拉伸試驗(yàn)機(jī)的活動(dòng)橫梁10底部的頂部反射鏡5 ;
[0026]激光器豎直設(shè)置在箱體內(nèi)腔的底部；分光器傾斜45°設(shè)置，分光器位于頂部反射鏡與激光器出口的連線上，分光器還位于干涉模塊和側(cè)部反射鏡之間的連線上，并且分光器、干涉模塊和側(cè)部反射鏡在水平高度上平齊；
[0027]干涉模塊處設(shè)有光強(qiáng)傳感器8 ;
[0028]時(shí)鐘發(fā)生器與數(shù)字信號(hào)處理電路相接；
[0029]所述的數(shù)字信號(hào)處理電路包括放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字比較器和脈沖計(jì)數(shù)單元;
[0030]光強(qiáng)傳感器依次經(jīng)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)字比較器的第一輸入端；比較器的第二輸入端接參考數(shù)字量，數(shù)字比較器的輸出端接脈沖計(jì)數(shù)單元的輸入端。
[0031]所述的激光器為發(fā)出紅色激光的激光器。
[0032]所述的放大電路為基于運(yùn)算放大器的放大電路。
[0033]紅色激光波長(zhǎng)為630nm。
[0034]激光器發(fā)出的光束能經(jīng)分光器透射后豎直向上到達(dá)頂部反射鏡，經(jīng)頂部反射鏡反射后再經(jīng)分光器二次反射到達(dá)干涉模塊，該光路記為S1 ;
[0035]激光器發(fā)出的光束能經(jīng)分光器反射后向側(cè)向(如左側(cè))到達(dá)側(cè)部反射鏡，經(jīng)側(cè)部反射鏡反射后再經(jīng)分光器投射到達(dá)干涉模塊，該光路記為S2 ;S1和S2在干涉模塊匯合干涉，隨著、S1距離的變化，經(jīng)過干涉效應(yīng)，在干涉模塊形成光強(qiáng)相異的光斑。光強(qiáng)傳感器檢測(cè)到光強(qiáng)的變化并輸出電信號(hào)到數(shù)字信號(hào)處理電路，由數(shù)字信號(hào)處理電路對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理，得到位移變化信息，實(shí)現(xiàn)位移的測(cè)量。
[0036]針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理電路的工作原理說明:參見圖2，光強(qiáng)信號(hào)u為光強(qiáng)傳感器輸出的電信號(hào)，光強(qiáng)信號(hào)經(jīng)放大電路放大后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，該數(shù)字量通過數(shù)字比較器與參考數(shù)字量比較，若高于參考數(shù)字量，則數(shù)字比較器輸出高電平，否則輸出低電平，從而在數(shù)字比較器的輸出端形成脈沖信號(hào)，脈沖計(jì)數(shù)單元對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，脈沖數(shù)即與位移量對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)位移的測(cè)量。時(shí)鐘發(fā)生器為數(shù)字信號(hào)處理電路提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)。
[0037]本實(shí)用新型的工作原理說明:數(shù)字信號(hào)處理電路通過比較器識(shí)別光強(qiáng)最強(qiáng)或最弱，光強(qiáng)最大對(duì)應(yīng)的是S1和S2最大振幅正向疊加，光強(qiáng)最小對(duì)應(yīng)的是S1和S2最大振幅正負(fù)抵消。
[0038]干涉的相關(guān)原理如下:若兩列光束S1和S2的路程相差Νλ (λ為波長(zhǎng))，Ν為零或正整數(shù)，實(shí)際合成光的振幅是量分振幅之和，光強(qiáng)最大；當(dāng)S1和S2的路程差為λ/2(或半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍)時(shí)，合成光的振幅和為0，此時(shí)光強(qiáng)最小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置，包括用于對(duì)試件加載負(fù)荷的電子拉伸試驗(yàn)機(jī)，電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上設(shè)有位移測(cè)量裝置；其特征在于: 所述的位移測(cè)量裝置包括箱體(1)，箱體內(nèi)設(shè)有激光器(2)、分光鏡(3)、側(cè)部反射鏡(4)、干涉模塊(7)、光強(qiáng)傳感器(8)、時(shí)鐘發(fā)生器(11)和數(shù)字信號(hào)處理電路(9); 位移測(cè)量裝置還包括固定在電子拉伸試驗(yàn)機(jī)的活動(dòng)橫梁(10)底部的頂部反射鏡(5); 激光器豎直設(shè)置在箱體內(nèi)腔的底部；分光器傾斜45°設(shè)置，分光器位于頂部反射鏡與激光器出口的連線上，分光器還位于干涉模塊和側(cè)部反射鏡之間的連線上，并且分光器、干涉模塊和側(cè)部反射鏡在水平高度上平齊； 干涉模塊處設(shè)有光強(qiáng)傳感器(8); 時(shí)鐘發(fā)生器與數(shù)字信號(hào)處理電路相接； 所述的數(shù)字信號(hào)處理電路包括放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字比較器和脈沖計(jì)數(shù)單元； 光強(qiáng)傳感器依次經(jīng)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)字比較器的第一輸入端；比較器的第二輸入端接參考數(shù)字量，數(shù)字比較器的輸出端接脈沖計(jì)數(shù)單元的輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置，其特征在于，所述的激光器為發(fā)出紅色激光的激光器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置，其特征在于，所述的放大電路為基于運(yùn)算放大器的放大電路。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置，包括用于對(duì)試件加載負(fù)荷的電子拉伸試驗(yàn)機(jī)，電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上設(shè)有位移測(cè)量裝置；所述的位移測(cè)量裝置包括箱體(1)，箱體內(nèi)設(shè)有激光器(2)、分光鏡(3)、側(cè)部反射鏡(4)、干涉模塊(7)、光強(qiáng)傳感器(8)、時(shí)鐘發(fā)生器(11)和數(shù)字信號(hào)處理電路(9)；時(shí)鐘發(fā)生器與數(shù)字信號(hào)處理電路相接；所述的數(shù)字信號(hào)處理電路包括放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字比較器和脈沖計(jì)數(shù)單元；光強(qiáng)傳感器依次經(jīng)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)字比較器的第一輸入端。該用于金屬材料疲勞損傷測(cè)試的裝置具有基于激光干涉的位移測(cè)量裝置，檢測(cè)精度高。
【IPC分類】G01B11/02, G01N3/08, G01N3/06
【公開號(hào)】CN204988887
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520803178
【發(fā)明人】何瑾, 侯朝國(guó), 楊世鋒, 司家勇
【申請(qǐng)人】中南林業(yè)科技大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日