專利名稱：電磁驅(qū)動(dòng)式微拉伸裝置的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及測量機(jī)械，特指一種電磁驅(qū)動(dòng)式微拉伸裝置。
為解決以上問題，近年來能精確測量多晶硅的彈性模量和波松比的純拉伸法得到了發(fā)展。在文獻(xiàn)所報(bào)道的微拉伸裝置中，有壓電驅(qū)動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)和靜電驅(qū)動(dòng)。這些裝置的主要缺點(diǎn)是動(dòng)卡具的摩擦無法消除；不共軸的位移測量會帶來誤差；測量力的參考彈簧剛度大以及壓電驅(qū)動(dòng)中存在蠕變、滯后和非線性。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的電磁驅(qū)動(dòng)式微拉伸裝置，由機(jī)體、拉伸桿、樣品臺組成，其特征在于拉伸桿上部設(shè)有兩個(gè)葉片彈簧，二者之間設(shè)有套在拉伸桿上的兩塊磁極相對的永久磁鐵，在兩塊永久磁鐵之間的拉伸桿上繞有線圈。
樣品臺由與拉伸桿的一端相連的動(dòng)樣品臺與靜樣品臺組成，靜樣品臺上設(shè)有光纖位移傳感器，靜樣品臺的一端設(shè)有螺旋測微器，拉伸桿上設(shè)有限位塊。
工作過程為由線圈產(chǎn)生的電磁場對穿過線圈的拉伸桿上兩磁極相對的永久磁鐵作用，產(chǎn)生拉力，從而對一端置于由兩個(gè)葉片彈簧支撐的動(dòng)拉伸桿上、另一端置于靜平臺的樣品進(jìn)行軸向拉伸，然后采用光纖傳感器測量位移。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于采用優(yōu)化的磁鐵-線圈組件，可得到作用于磁鐵的力和電流之間的線性關(guān)系，因而能方便地精確控制；采用葉片彈簧支撐的拉伸桿的中心位置可由磁力自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證其位于中心，不與周圍物體接觸；動(dòng)拉伸桿由兩個(gè)葉片彈簧約束，可保證其產(chǎn)生沿軸向的運(yùn)動(dòng)；線圈中的磁鐵相對于機(jī)構(gòu)具有很小的慣性，在磁力作用下拉伸桿與磁鐵組件能實(shí)現(xiàn)沿軸向自動(dòng)對中，從而消除沿橫向的力。
拉桿上設(shè)置一個(gè)限位裝置，以避免葉片彈簧由于拉力過大而產(chǎn)生塑性變形；靜樣品臺的一端裝有螺旋測微器，用于調(diào)整。
實(shí)用新型的工作原理由以下實(shí)施例及其附圖給出。
三

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
四、實(shí)施方式結(jié)合圖1詳細(xì)說明依據(jù)本實(shí)用新型提出的實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)及工作過程。
整個(gè)裝置分產(chǎn)生拉力的電磁-線圈力驅(qū)動(dòng)部分；固定樣品的樣品臺；必要的調(diào)整限位裝置及機(jī)體。電磁-線圈力驅(qū)動(dòng)部分由拉伸桿1、葉片彈簧2、線圈7、永久磁鐵3組成。拉伸桿1由兩個(gè)葉片彈簧2約束，葉片彈簧2固定在機(jī)體4上，拉伸桿上有兩塊磁極相對的Sa-Co永久磁鐵3。每一個(gè)磁鐵的中心分別位于拉伸器中的線圈7的兩個(gè)端部。樣品臺由動(dòng)樣品臺8與靜樣品臺11兩部分組成，樣品9的一端置于由葉片彈簧2支撐的可移動(dòng)拉桿1端部的動(dòng)樣品臺8上，另一端置于靜樣品臺11上。通電后線圈7激勵(lì)產(chǎn)生的磁場對拉桿1上的磁鐵3作用，施加拉力，拉伸樣品9。樣品9的位移采用光纖位移傳感器10進(jìn)行測量。在恒溫條件下，其測量精度為50nm。調(diào)整限位裝置由限位塊6、螺旋測微器12組成。在拉伸桿1上設(shè)置了限位塊6，在機(jī)體4上安裝了擋銷5，以起到限位制動(dòng)作用，避免葉片彈簧2由于拉力過大而產(chǎn)生塑性變形。靜樣品臺的一端裝有螺旋測微器12，用于調(diào)整到光纖位移傳感器10的工作段。
本裝置經(jīng)優(yōu)化后采用的線圈參數(shù)為線圈內(nèi)徑0.008m，線圈的外徑為內(nèi)徑的一倍，線圈的長度與外徑相等，線圈的堆積因子為0.77，線圈的匝數(shù)為12800，得到的作用于磁鐵的力和電流的線性關(guān)系為ΔF/ΔI＝0.503±0.01mN/mA。由于機(jī)械振動(dòng)的影響較大，所以測量時(shí)需將本裝置置于防振臺上。利用這個(gè)拉伸裝置，可研究電、熱和空氣濕度對微構(gòu)件材料力學(xué)性能的影響。一定溫度時(shí)，在應(yīng)力應(yīng)變條件下的阻值變化。還可研究微構(gòu)件的電、熱傳輸特性的尺寸效應(yīng)。
權(quán)利要求1.電磁驅(qū)動(dòng)式微拉伸裝置，由機(jī)體(4)、拉伸桿(1)、樣品臺組成，其特征在于拉伸桿(1)上部設(shè)有兩個(gè)葉片彈簧(2)，二者之間設(shè)有套在拉伸桿(1)上的兩塊磁極相對的永久磁鐵(3)，在兩塊永久磁鐵(3)之間的拉伸桿(1)上繞有線圈(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動(dòng)式微拉伸裝置，其特征在于樣品臺由與拉伸桿(1)的一端相連的動(dòng)樣品臺(8)與靜樣品臺(11)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動(dòng)式微拉伸裝置，其特征在于靜樣品臺(11)上設(shè)有光纖位移傳感器(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動(dòng)式微拉伸裝置，其特征在于靜樣品臺(11)的一端設(shè)有螺旋測微器(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動(dòng)式微拉伸裝置，其特征在于拉伸桿(1)上設(shè)有限位塊(6)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及測量機(jī)械,特指一種電磁驅(qū)動(dòng)式微拉伸裝置,由機(jī)體、拉伸桿、樣品臺組成,拉伸桿上部設(shè)有兩個(gè)葉片彈簧,二者之間設(shè)有套在拉伸桿上的兩塊磁極相對的永久磁鐵,在兩塊永久磁鐵之間的拉伸桿上繞有線圈。樣品臺由與拉伸桿的一端相連的動(dòng)樣品臺與靜樣品臺組成,靜樣品臺上設(shè)有光纖位移傳感器,靜樣品臺的一端設(shè)有螺旋測微器,拉伸桿上設(shè)有限位塊。它具有很好的線性,低滯后性,無摩擦,能進(jìn)行直接測量控制。
文檔編號G01N3/317GK2504624SQ0126304
公開日2002年8月7日 申請日期2001年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月29日
發(fā)明者丁建寧, 范真 申請人:江蘇大學(xué)