一種電流變液可視化試驗(yàn)臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電流變液可視化試驗(yàn)臺，包括步進(jìn)電機(jī)、絲杠、兩油缸、電流變閥、信號采集與轉(zhuǎn)換器及計(jì)算機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器與絲杠連接，絲杠上設(shè)有絲杠螺母，絲杠螺母上固定安有擋板，擋板分別與所述的兩油缸的活塞桿連接，兩油缸的活塞桿相對設(shè)置，且兩油缸的活塞桿的中心線分別與絲杠中心線平行；兩油缸底部分別通過導(dǎo)管與電流變閥連通；電流變閥兩端分別設(shè)有壓力傳感器，電流變閥處設(shè)有數(shù)碼顯微鏡和紅外溫度傳感器，壓力傳感器、數(shù)碼顯微鏡及紅外溫度傳感器分別通過信號采集與轉(zhuǎn)換器與電腦連接。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)不同動態(tài)場的控制，記錄壓力、溫度等參數(shù)的變化，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)電流變液場致微觀動態(tài)結(jié)構(gòu)在線圖象采集和處理。
【專利說明】一種電流變液可視化試驗(yàn)臺
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種電流變液試驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種電流變液可視化試驗(yàn)臺。
【背景技術(shù)】
[0003]電流變液(electrorheological fluids,簡稱ERF)是一種自身粘度在外電場作用下能夠顯著增加的兩相懸浮液。通常認(rèn)為該變化是由于電場作用下電流變液中分散的微小介電顆粒被極化為電偶極子，這些偶極子之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電吸引從而引起液體宏觀粘度的變化。該過程中顆粒由無序的隨機(jī)分布變?yōu)橛行蚺帕?，通常形成一定的鏈狀和柱狀微觀結(jié)構(gòu)，該微觀結(jié)構(gòu)決定了電流變液的宏觀力學(xué)性能。
[0004]目前，關(guān)于電流變液在外部場作用下的微觀結(jié)構(gòu)研究大多集中在數(shù)值模擬等理論預(yù)測的方法，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置及方案又主要集中在靜態(tài)場的觀測，對于動態(tài)場下尤其是多場耦合作用下的動力學(xué)行為和微觀結(jié)構(gòu)幾乎沒有報(bào)道。同時，在觀測時都是觀測某一固定區(qū)域內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)隨時間的演變過程，而對某一部分顆粒或者某一微團(tuán)隨著時間的變化其運(yùn)動規(guī)律和結(jié)構(gòu)演變沒有進(jìn)行過考察。其次，在以往的實(shí)驗(yàn)中都是單獨(dú)的觀測其結(jié)構(gòu)演變過程或者單獨(dú)測試其力學(xué)性能，沒有對其結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能同時進(jìn)行考察并探討兩者之間內(nèi)在聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)不同動態(tài)場(電場、流場及熱場等)的控制，記錄電流變液流動參數(shù)變化，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)場致微觀動態(tài)結(jié)構(gòu)在線圖象采集和處理的可視化試驗(yàn)臺。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:包括步進(jìn)電機(jī)、絲杠、兩油缸、電流變閥、信號采集與轉(zhuǎn)換器及計(jì)算機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器與絲杠連接，絲杠上設(shè)有絲杠螺母，絲杠螺母上固定安裝有擋板，擋板兩端面分別與所述的兩油缸的活塞桿連接，兩油缸的活塞桿相對設(shè)置，且兩油缸的活塞桿的中心線分別與絲杠中心線平行；兩油缸底部分別通過導(dǎo)管與電流變閥連通；電流變閥兩端分別設(shè)有壓力傳感器，電流變閥處設(shè)有數(shù)碼顯微鏡和紅外溫度傳感器，壓力傳感器、數(shù)碼顯微鏡及紅外溫度傳感器分別通過信號采集與轉(zhuǎn)換器與電腦連接。
[0007]上述的電流變液可視化試驗(yàn)臺中，還包括第二步進(jìn)電機(jī)及第二絲杠，第二步進(jìn)電機(jī)通過第二聯(lián)軸器與第二絲杠連接，第二絲杠上設(shè)有第二絲杠螺母；所述的數(shù)碼顯微鏡及紅外溫度傳感器安裝在第二絲杠螺母上。
[0008]上述的電流變液可視化試驗(yàn)臺中，所述的兩油缸的底部分別通過導(dǎo)管連接有補(bǔ)償油箱及泄露油箱，所述的補(bǔ)償油箱與油缸連通的管道上設(shè)有閥；所述的泄露油箱與油缸連通的管道上設(shè)有閥。
[0009]上述的電流變液可視化試驗(yàn)臺中，所述的電流變閥包括兩個端座和兩透明玻璃，兩透明玻璃平行設(shè)置，兩透明玻璃的兩側(cè)之間分別夾裝有一電極板，兩透明玻璃與兩電極板形成一流道，所述的兩端座分別安裝在透明玻璃的兩端，端座上設(shè)有與流道連通的兩螺紋孔，所述的電極板與高壓電源連接。
[0010]上述的電流變液可視化試驗(yàn)臺中，所述的補(bǔ)償油箱采用的是帶閥門的超聲波清洗儀。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)效果是:本發(fā)明通過步進(jìn)電機(jī)來控制油缸活塞桿的推進(jìn)速度，以控制電流變液的流動速度；流體從油缸底部通過導(dǎo)管流入電流變閥，然后再經(jīng)導(dǎo)管流入另一油缸；本發(fā)明的數(shù)碼顯微鏡、紅外溫度傳感器由第二步進(jìn)電機(jī)通過第二絲杠控制水平移動，通過匹配電流變液流動的速度，追蹤記錄某固定視角區(qū)域內(nèi)顆?；蛘呶F(tuán)在場作用下的運(yùn)動規(guī)律與結(jié)構(gòu)演變的過程；也可以靜止固定在某一處，觀測該處電流變液通過時的運(yùn)動規(guī)律與結(jié)構(gòu)演變過程；紅外溫度傳感器探頭對準(zhǔn)數(shù)碼顯微鏡的視角中心并且跟隨其一起運(yùn)動，實(shí)時測量觀測區(qū)域的溫度。數(shù)碼顯微鏡和紅外溫度傳感器記錄的數(shù)據(jù)域圖像通過模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置傳回計(jì)算機(jī)進(jìn)行保存與處理；本發(fā)明的電流變閥兩端設(shè)有壓力傳感器，可以記錄電流變液進(jìn)出電流變閥時的壓力變化；通過分析在不同動態(tài)場下進(jìn)出口壓差的變化可以得出各動態(tài)場因素對電流變液力學(xué)性能影響的效益，還可以對比分析在不同壓差下的結(jié)構(gòu)形態(tài)分析電流變液微觀結(jié)構(gòu)對其力學(xué)性能的影響；因此本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)不同動態(tài)場(包括電場、流場及熱場等)的控制，記錄電流變液進(jìn)出電流變閥時的壓力、溫度、外加電場強(qiáng)度等變化，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)場致微觀動態(tài)結(jié)構(gòu)在線圖象采集和處理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的電流變閥主視圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的電流變閥俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明包括步進(jìn)電機(jī)1、絲杠3、第二步進(jìn)電機(jī)6、第二絲杠8、兩油缸18、電流變閥14、信號采集與轉(zhuǎn)換器及計(jì)算機(jī)13 ;所述步進(jìn)電機(jī)I通過聯(lián)軸器2與絲杠3連接，絲杠3上設(shè)有絲杠螺母4，絲杠螺母4上固定安裝有擋板5，擋板5的兩端面分別與所述的兩油缸18的活塞桿連接，兩油缸18的活塞桿相對設(shè)置，且兩油缸18的活塞桿的中心線分別與絲杠3中心線平行；兩油缸18底部分別通過導(dǎo)管與電流變閥14連通。兩油缸18的底部還分別設(shè)有補(bǔ)償油箱16及泄露油箱20，所述的補(bǔ)償油箱16與油缸18連通的管道上設(shè)有閥17 ;所述的泄露油箱20與油缸18連通的管道上設(shè)有閥18。所述的補(bǔ)償油箱16中采用的是帶閥門的可加熱的超聲波清洗儀。
[0017]如圖2、3所示，所述的電流變閥14包括兩個端座141和兩透明玻璃142，兩透明玻璃142平行設(shè)置，兩透明玻璃142的兩側(cè)之間分別夾裝有一電極板143，兩透明玻璃142與兩電極板143形成一流道144，所述的兩端座141分別安裝在透明玻璃142的兩端，端座141上設(shè)有與流道144連通的兩螺紋孔1414、1416，所述的電極板143與高壓電源15連接。所述的端座141包括閥體蓋板1411、閥體底座1413及墊圈1412，閥體蓋板1411與閥體底座1413通過螺釘1415連接，墊圈1412置于閥體蓋板1411與閥體底座1413之間，所述的閥體底座1413中部設(shè)有凹槽1417，凹槽1417側(cè)壁上設(shè)有與凹槽1417連通的螺紋孔1414及用于夾持透明玻璃142端部的第二凹槽1418，所述的閥體蓋板1411上設(shè)有與凹槽1417連通的螺紋孔1416。
[0018]電流變閥14兩端端座螺紋孔1416中分別安裝有壓力傳感器9、12，所述的第二步進(jìn)電機(jī)6通過第二聯(lián)軸器7與第二絲杠8連接，第二絲杠8上設(shè)有第二絲杠螺母；電流變閥14處設(shè)有數(shù)碼顯微鏡10和紅外溫度傳感器11，所述的數(shù)碼顯微鏡10和紅外溫度傳感器11安裝在第二絲杠螺母上，壓力傳感器9、12、數(shù)碼顯微鏡10及紅外溫度傳感器11分別通過信號采集與轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)13連接。
[0019]本發(fā)明通過步進(jìn)電機(jī)I來控制油缸18活塞桿的推進(jìn)速度，以控制電流變液的流動速度；電流變液從一油缸18底部通過導(dǎo)管流入電流變閥13 ;然后在通過導(dǎo)管流入另一油缸18的底部；沿程電流變液的損失由補(bǔ)償油箱16進(jìn)行補(bǔ)給，所述補(bǔ)償油箱16采用的是帶閥門的可加熱超聲波清洗儀，可對電流變液進(jìn)行混勻和加熱。
[0020]本發(fā)明的數(shù)碼顯微鏡10、紅外溫度傳感器11由第二步進(jìn)電機(jī)6通過第二絲杠8控制水平移動，通過匹配電流變液的流動速度，可以跟蹤記錄下視角內(nèi)介電顆?；蛘呶F(tuán)在場作用下的運(yùn)動規(guī)律與結(jié)構(gòu)演變的過程；也可以靜止固定在某一處，觀測該處電流變液通過時介電顆粒或者微團(tuán)的運(yùn)動規(guī)律與結(jié)構(gòu)演變過程；紅外溫度傳感器11與數(shù)碼顯微鏡10記錄的數(shù)據(jù)域圖像通過模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置傳回計(jì)算機(jī)進(jìn)行保存與處理；本發(fā)明的電流變閥14兩端設(shè)有壓力傳感器9、12，可以記錄電流變液進(jìn)出電流變閥14時的壓力的變化；因此本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)不同動態(tài)場(包括電場、流場及熱場等)的控制，記錄壓力、溫度等參數(shù)變化，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)電流變液場致微觀動態(tài)結(jié)構(gòu)在線圖象采集和處理。
【權(quán)利要求】
1.一種電流變液可視化試驗(yàn)臺，其特征是:包括步進(jìn)電機(jī)、絲杠、兩油缸、電流變閥、信號采集與轉(zhuǎn)換器及計(jì)算機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器與絲杠連接，絲杠上設(shè)有絲杠螺母，絲杠螺母上固定安裝有擋板，擋板兩端面分別與所述的兩油缸的活塞桿連接，兩油缸的活塞桿相對設(shè)置，且兩油缸的活塞桿的中心線分別與絲杠中心線平行；兩油缸底部分別通過導(dǎo)管與電流變閥連通；電流變閥兩端分別設(shè)有壓力傳感器，電流變閥處設(shè)有數(shù)碼顯微鏡和紅外溫度傳感器，壓力傳感器、數(shù)碼顯微鏡及紅外溫度傳感器分別通過信號采集與轉(zhuǎn)換器與電腦連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電流變液可視化試驗(yàn)臺，其特征是:還包括第二步進(jìn)電機(jī)及第二絲杠，第二步進(jìn)電機(jī)通過第二聯(lián)軸器與第二絲杠連接，第二絲杠上設(shè)有第二絲杠螺母；所述的數(shù)碼顯微鏡及紅外溫度傳感器安裝在第二絲杠螺母上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電流變液可視化試驗(yàn)臺，其特征是:所述的兩油缸的底部分別設(shè)有補(bǔ)償油箱及泄露油箱，所述的補(bǔ)償油箱與油缸連通的管道上設(shè)有閥；所述的泄露油箱與油缸連通的管道上設(shè)有閥。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電流變液可視化試驗(yàn)臺，其特征是:所述的電流變閥包括兩個端座和兩透明玻璃，兩透明玻璃平行設(shè)置，兩透明玻璃的兩側(cè)之間分別夾裝有一電極板，兩透明玻璃與兩電極板形成一流道，所述的兩端座分別安裝在透明玻璃的兩端，端座上設(shè)有與流道連通的兩螺紋孔，所述的電極板與高壓電源連接。
5.如權(quán)利要求3所述的電流變液可視化試驗(yàn)臺，其特征是:所述的補(bǔ)償油箱采用的是帶閥門的超聲波清洗儀。
6.如權(quán)利要求4所述的電流變液可視化試驗(yàn)臺，其特征是:所述的端座包括閥體蓋板、閥體底座及墊圈，閥體蓋板與閥體底座通過螺釘連接，墊圈置于閥體蓋板與閥體底座之間，所述的閥體底座中部設(shè)有凹槽，凹槽側(cè)壁上設(shè)有與凹槽連通的螺紋孔及用于夾持透明玻璃端部的第二凹槽，所述的閥體 蓋板上設(shè)有與凹槽連通的螺紋孔。
【文檔編號】G01N11/00GK103604725SQ201310624089
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】朱石沙, 唐濤 申請人:湘潭大學(xué)