慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，包括用于往緊湊拉伸試樣中輸入電流的電流輸入探頭和用于檢測緊湊拉伸試樣裂紋面兩端電壓的電壓輸出探頭，以及恒流源和交直流轉(zhuǎn)換電路模塊，恒流源的輸出端通過限流變阻器接有電流換向電路模塊，電流輸入探頭與電流換向電路模塊的輸出端相接，電壓輸出探頭上接有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括依次相接的放大電路模塊、A/D轉(zhuǎn)換電路模塊、微處理器模塊和用于與數(shù)據(jù)處理計算機連接的通信接口電路模塊，放大電路模塊上接有調(diào)零電路模塊。本實用新型設(shè)計合理，實現(xiàn)方便且成本低，操作方便，工作可靠性高，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)采集精度高，靈敏度高，實用性強，便于推廣使用。
【專利說明】慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及金屬材料裂紋測試【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電位法檢測裂紋長度采用交流電源作為激勵源，即施加一選定頻率的電場于被測物體，裂紋長度的變化量對該選定的頻率調(diào)幅，系統(tǒng)測量的是交流電位差。然而在交流電位法中，探頭輸出的電壓高低根據(jù)材料特性導(dǎo)電率、磁導(dǎo)率而不同，為此測試前需要補償其他不同電導(dǎo)性和磁導(dǎo)性的影響，工作量大，且由于交流激勵源的存在磁導(dǎo)性的影響因素?zé)o法消除，使得測量結(jié)果的準確度大大降低。除此之外，交流電位法的測量裝置復(fù)雜，技術(shù)難度大，儀器費用比較昂貴，致使測量結(jié)果的標定比較復(fù)雜。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計新穎合理，實現(xiàn)方便且成本低，使用操作方便，工作可靠性高，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)采集精度高，靈敏度高，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:包括用于往緊湊拉伸試樣中輸入電流的兩個電流輸入探頭和用于檢測緊湊拉伸試樣裂紋面兩端電壓的兩個電壓輸出探頭，以及作為激勵源為電流輸入探頭供電的恒流源和用于將交流電源輸出的交流電轉(zhuǎn)換為測量裝置中各用電模塊所需電壓的交直流轉(zhuǎn)換電路模塊，所述恒流源的輸出端通過限流變阻器接有電流換向電路模塊，所述電流輸入探頭與所述電流換向電路模塊的輸出端相接，所述電壓輸出探頭上接有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括依次相接的放大電路模塊、A/D轉(zhuǎn)換電路模塊、微處理器模塊和通信接口電路模塊，所述放大電路模塊上接有調(diào)零電路模塊。
[0005]上述的慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述恒流源為輸出電流為O?50A的恒流源。
[0006]上述的慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述交直流轉(zhuǎn)換電路模塊包括變壓器Tl，二極管D11、D12、D13和D14，以及電容C2、C3、C4和C5 ;所述變壓器Tl的一次線圈的兩端分別對應(yīng)與交流電源的兩個輸出端相接，所述變壓器Tl的二次線圈的一端與二極管D13的正極和二極管D14的負極相接，所述變壓器Tl的二次線圈的另一端與二極管Dll的正極和二極管D12的負極相接，所述變壓器Tl的二次線圈的中間抽頭接地，所述二極管Dll的負極、二極管D13的負極、電容C5的一端和電容C3的一端相接且為所述交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VCC輸出端，所述二極管D12的正極、二極管D14的正極、電容C2的一端和電容C4的一端相接且為所述交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VEE輸出端，所述電容C5的另一端和電容C2的另一端均接地，所述電容C3的另一端與電容C4的另一端相接。[0007]上述的慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述限流變阻器為滑動變阻器R5、所述電流換向電路模塊由PWM信號發(fā)生器和與PWM信號發(fā)生器相接的電流通斷控制電路模塊構(gòu)成，所述電流通斷控制電路模塊包括電阻Rl、R2、R3和R4，三極管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6，以及二極管D5、D6、D7和D8 ;所述電阻Rl的一端與PWM信號發(fā)生器的第一信號輸出端PWMl相接，所述電阻Rl的另一端與三級管Ql的基極相接，所述三級管Ql的集電極與電阻R3的一端、三極管Q5的基極和三極管Q6的基極相接，所述電阻R2的一端與PWM信號發(fā)生器的第二信號輸出端PWM2相接，所述電阻R2的另一端與三級管Q2的基極相接，所述三級管Q2的集電極與電阻R4的一端、三極管Q3的基極和三極管Q4的基極相接，所述電阻R3的另一端和電阻R4的另一端均與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VCC輸出端相接，所述三級管Ql的發(fā)射極和三級管Q2的發(fā)射極均接地；所述三級管Q3的集電極、二極管D5的負極、二極管D7的負極和三級管Q5的集電極均與滑動變阻器R5的一個固定端相接，所述滑動變阻器R5的滑動端與所述恒流源的輸出端相接，所述三級管Q3的發(fā)射極、二極管D5的正極、三級管Q4的發(fā)射極和二極管D6的負極為所述電流換向電路模塊的第一輸出端且與兩個電流輸入探頭中的其中一個相接，所述三級管Q5的發(fā)射極、二極管D7的正極、三級管Q6的發(fā)射極和二極管D8的負極為所述電流換向電路模塊的第二輸出端且與兩個電流輸入探頭中的另一個相接，所述三級管Q4的集電極、二極管D6的正極、二極管D8的正極和三級管Q6的集電極均接地。
[0008]上述的慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述放大電路模塊包括斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650，高精度運算放大器LM725，通用型運算放大器LM741，整流二極管Dl和D2，電阻R6、R7、R8、R9、RIO、Rll、R12、R13和R14，以及滑動變阻器R15和電容Cl ;所述電阻Rll的一端與兩個電壓輸出探頭中的其中一個相接，所述電阻Rll的另一端與整流二極管Dl的正極、整流二極管D2的負極、電阻R12的一端和斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第2引腳相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第3引腳與兩個電壓輸出探頭中的另一個、整流二極管Dl的負極和整流二極管D2的正極相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第I引腳與滑動變阻器R15的一個固定端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第8引腳與滑動變阻器R15的另一個固定端相接，所述滑動變阻器R15的滑動端與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VCC輸出端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第6引腳與電阻R12的另一端和電阻R14的一端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第4引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VEE輸出端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第7引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VCC輸出端相接；所述高精度運算放大器LM725的第2引腳與電阻R14的另一端、電阻R13的一端和電容Cl的一端相接，所述高精度運算放大器LM725的第3引腳通過電阻R7接地，所述高精度運算放大器LM725的第4引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VEE輸出端相接，所述高精度運算放大器LM725的第6引腳與電阻R13的另一端、電容Cl的另一端和電阻R6的一端相接，所述高精度運算放大器LM725的第7引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VCC輸出端相接；所述通用型運算放大器LM741的第2引腳與電阻R6的另一端、電阻R8的一端和電阻R9的一端相接，所述電阻R9的另一端與調(diào)零電路模塊相接，所述通用型運算放大器LM741的第3引腳通過電阻RlO接地，所述通用型運算放大器LM741的第4引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VEE輸出端相接，所述通用型運算放大器LM741的第6引腳與電阻R8的另一端相接且為所述放大電路模塊的信號輸出端0UT，所述通用型運算放大器LM741的第7引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VCC輸出端相接。
[0009]上述的慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述調(diào)零電路模塊由電阻R16、R17、R18、R19、R20和R21以及滑動變阻器R22構(gòu)成，所述滑動變阻器R22的滑動端為所述調(diào)零電路模塊的輸入端IN且與所述放大電路模塊相接，所述滑動變阻器R22的一個固定端與電阻R18的一端相接，所述電阻R18的另一端與電阻R16的一端和電阻R20的一端相接，所述電阻R16的另一端與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VCC輸出端相接，所述滑動變阻器R22的另一個固定端與電阻R19的一端相接，所述電阻R19的另一端與電阻R17的一端和電阻R21的一端相接，所述電阻R17的另一端與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的VEE輸出端相接，所述電阻R20的另一端和電阻R21的另一端均接地。
[0010]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0011]1、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計新穎合理，實現(xiàn)方便且成本低。
[0012]2、本實用新型采用直流激勵源，不僅消除了諸多的外界干擾因素，而且操作方便，能夠連續(xù)工作，并對裂紋的擴展進行實時采集。
[0013]3、本實用新型通過設(shè)置電流換向電路模塊，可以把熱電動勢以及斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650、高精度運算放大器LM725和通用型運算放大器LM741零漂移的影響消去，消除了直流信號中不應(yīng)有的干擾電勢帶來的誤差，且減少了熱電效應(yīng)對測量結(jié)果的影響。
[0014]4、本實用新型放大電路模塊的抗干擾能力強，溫度漂移極低，提高了本實用新型的工作可靠性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。
[0015]5、本實用新型能夠合理減少測量方法和儀器本身帶來的誤差，數(shù)據(jù)采集精度高，靈敏度高。
[0016]6、本實用新型的實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0017]綜上所述，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計新穎合理，實現(xiàn)方便且成本低，使用操作方便，工作可靠性高，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)采集精度高，靈敏度高，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0018]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的連接關(guān)系示意圖。
[0020]圖2為本實用新型交直流轉(zhuǎn)換電路模塊的電路原理圖。
[0021]圖3為本實用新型恒流源、限流變阻器和電流換向電路模塊的電路原理圖。
[0022]圖4為本實用新型放大電路模塊的電路原理圖。
[0023]圖5為本實用新型調(diào)零電路模塊的電路原理圖。
[0024]附圖標記說明:
[0025]I一電流輸入探頭；2—電壓輸出探頭；3—恒流源；
[0026]4一交直流轉(zhuǎn)換電路模塊；5—電流換向電路模塊；
[0027]5-1—PWM信號發(fā)生器；5_2—電流通斷控制電路模塊；
[0028]6一放大電路模塊；7—A/D轉(zhuǎn)換電路模塊；8—微處理器模塊；
[0029]9一通彳目接口電路模塊；10—調(diào)零電路模塊；11—緊湊拉伸試樣；
[0030]12—交流電源；13—限流變阻器。【具體實施方式】
[0031]如圖1所示，本實用新型包括用于往緊湊拉伸試樣11中輸入電流的兩個電流輸入探頭I和用于檢測緊湊拉伸試樣11裂紋面兩端電壓的兩個電壓輸出探頭2，以及作為激勵源為電流輸入探頭I供電的恒流源3和用于將交流電源12輸出的交流電轉(zhuǎn)換為測量裝置中各用電模塊所需電壓的交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4，所述恒流源3的輸出端通過限流變阻器13接有電流換向電路模塊5，所述電流輸入探頭I與所述電流換向電路模塊5的輸出端相接，所述電壓輸出探頭2上接有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括依次相接的放大電路模塊6、A/D轉(zhuǎn)換電路模塊7、微處理器模塊8和通信接口電路模塊9，所述放大電路模塊6上接有調(diào)零電路模塊10。其中，所述通信接口電路模塊9用于與進行數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理計算機連接并通信。
[0032]本實施例中，所述恒流源3為輸出電流為O?50A的恒流源。
[0033]如圖2所示，本實施例中，所述交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4包括變壓器Tl，二極管Dl 1、D12、D13和D14，以及電容C2、C3、C4和C5 ;所述變壓器Tl的一次線圈的兩端分別對應(yīng)與交流電源12的兩個輸出端相接，所述變壓器Tl的二次線圈的一端與二極管D13的正極和二極管D14的負極相接，所述變壓器Tl的二次線圈的另一端與二極管Dll的正極和二極管D12的負極相接，所述變壓器Tl的二次線圈的中間抽頭接地，所述二極管Dll的負極、二極管D13的負極、電容C5的一端和電容C3的一端相接且為所述交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VCC輸出端，所述二極管D12的正極、二極管D14的正極、電容C2的一端和電容C4的一端相接且為所述交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VEE輸出端，所述電容C5的另一端和電容C2的另一端均接地，所述電容C3的另一端與電容C4的另一端相接。其中，所述交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VCC輸出端輸出的為+12V電壓，所述交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VEE輸出端輸出的為-12V電壓。
[0034]如圖3所示，本實施例中，所述限流變阻器13為滑動變阻器R5、所述電流換向電路模塊5由PWM信號發(fā)生器5-1和與PWM信號發(fā)生器5-1相接的電流通斷控制電路模塊5_2構(gòu)成，所述電流通斷控制電路模塊5-2包括電阻Rl、R2、R3和R4，三極管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6,以及二極管D5、D6、D7和D8 ;所述電阻Rl的一端與PWM信號發(fā)生器5_1的第一信號輸出端PWMl相接，所述電阻Rl的另一端與三級管Ql的基極相接，所述三級管Ql的集電極與電阻R3的一端、三極管Q5的基極和三極管Q6的基極相接，所述電阻R2的一端與PWM信號發(fā)生器5-1的第二信號輸出端PWM2相接，所述電阻R2的另一端與三級管Q2的基極相接，所述三級管Q2的集電極與電阻R4的一端、三極管Q3的基極和三極管Q4的基極相接，所述電阻R3的另一端和電阻R4的另一端均與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VCC輸出端相接，所述三級管Ql的發(fā)射極和三級管Q2的發(fā)射極均接地；所述三級管Q3的集電極、二極管D5的負極、二極管D7的負極和三級管Q5的集電極均與滑動變阻器R5的一個固定端相接，所述滑動變阻器R5的滑動端與所述恒流源3的輸出端相接，所述三級管Q3的發(fā)射極、二極管D5的正極、三級管Q4的發(fā)射極和二極管D6的負極為所述電流換向電路模塊5的第一輸出端且與兩個電流輸入探頭I中的其中一個相接，所述三級管Q5的發(fā)射極、二極管D7的正極、三級管Q6的發(fā)射極和二極管D8的負極為所述電流換向電路模塊5的第二輸出端且與兩個電流輸入探頭I中的另一個相接，所述三級管Q4的集電極、二極管D6的正極、二極管D8的正極和三級管Q6的集電極均接地。當(dāng)PWM信號發(fā)生器5-1的第一信號輸出端PWMl輸出高電平時，三級管Q3和Q6接通，電流從左流向右，當(dāng)PWM信號發(fā)生器5-1的第二信號輸出端PWM2輸出高電平時，三級管Q4和Q5接通，電流從右流向左。
[0035]如圖4所示，本實施例中，所述放大電路模塊6包括斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650，高精度運算放大器LM725，通用型運算放大器LM741，整流二極管Dl和D2，電阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14，以及滑動變阻器R15和電容Cl ;所述電阻Rll的一端與兩個電壓輸出探頭2中的其中一個相接，所述電阻Rll的另一端與整流二極管Dl的正極、整流二極管D2的負極、電阻R12的一端和斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第2引腳相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第3引腳與兩個電壓輸出探頭2中的另一個、整流二極管Dl的負極和整流二極管D2的正極相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第I引腳與滑動變阻器R15的一個固定端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第8引腳與滑動變阻器R15的另一個固定端相接，所述滑動變阻器R15的滑動端與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VCC輸出端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第6引腳與電阻R12的另一端和電阻R14的一端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第4引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VEE輸出端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第7引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VCC輸出端相接；所述高精度運算放大器LM725的第2引腳與電阻R14的另一端、電阻R13的一端和電容Cl的一端相接，所述高精度運算放大器LM725的第3引腳通過電阻R7接地，所述高精度運算放大器LM725的第4引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VEE輸出端相接，所述高精度運算放大器LM725的第6引腳與電阻R13的另一端、電容Cl的另一端和電阻R6的一端相接，所述高精度運算放大器LM725的第7引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VCC輸出端相接；所述通用型運算放大器LM741的第2引腳與電阻R6的另一端、電阻R8的一端和電阻R9的一端相接，所述電阻R9的另一端與調(diào)零電路模塊10相接，所述通用型運算放大器LM741的第3引腳通過電阻RlO接地，所述通用型運算放大器LM741的第4引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VEE輸出端相接，所述通用型運算放大器LM741的第6引腳與電阻R8的另一端相接且為所述放大電路模塊6的信號輸出端0UT，所述通用型運算放大器LM741的第7引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VCC輸出端相接。其中，整流二極管Dl和D2用于保護斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650。斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650是Intersil公司利用動態(tài)校零技術(shù)和CMOS工藝制作的，它具有輸入偏置電流小、失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強、響應(yīng)快、溫度漂移低、性能穩(wěn)定及價格低廉等優(yōu)點，通過斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650能夠有效地控制電路的穩(wěn)定性和抗干擾能力。高精度運算放大器LM725是一種用于要求低噪聲低漂移和高精度閉環(huán)增益應(yīng)用的高性能運算放大器，具有零失調(diào)和輸出短路保護能力。通用型運算放大器LM741是高增益運算放大器，具有輸出短路保護和閉鎖自由運作功倉泛。
[0036]如圖5所示，本實施例中，所述調(diào)零電路模塊10由電阻R16、R17、R18、R19、R20和R21以及滑動變阻器R22構(gòu)成，所述滑動變阻器R22的滑動端為所述調(diào)零電路模塊10的輸入端IN且與所述放大電路模塊6相接，所述滑動變阻器R22的一個固定端與電阻R18的一端相接，所述電阻R18的另一端與電阻R16的一端和電阻R20的一端相接，所述電阻R16的另一端與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VCC輸出端相接，所述滑動變阻器R22的另一個固定端與電阻R19的一端相接，所述電阻R19的另一端與電阻R17的一端和電阻R21的一端相接，所述電阻R17的另一端與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊4的VEE輸出端相接，所述電阻R20的另一端和電阻R21的另一端均接地。所述調(diào)零電路模塊10用于調(diào)零和補償裂紋擴張前初始值。
[0037]本實用新型的工作原理及工作工作過程是:高穩(wěn)定的恒流源3作為激勵源為電流輸入探頭I供電，在電流通過兩個電流輸入探頭I進入緊湊拉伸試樣11之前，通過限流變阻器13控制電流的大小，并保證緊湊拉伸試樣11斷裂時不會短路。電位法本身由于電流熱效應(yīng)以及電學(xué)設(shè)備連接會產(chǎn)生一定的干擾，為了減少干擾因素，設(shè)置了電流換向電路模塊5，每隔0.5S將電流反向，相鄰正向和反向的讀數(shù)相差時間很短，可以把熱電動勢以及斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650、高精度運算放大器LM725和通用型運算放大器LM741零漂移的影響消去，消除了直流信號中不應(yīng)有的干擾電勢帶來的誤差。電流進入緊湊拉伸試樣11以后，隨著裂紋的擴展，電流導(dǎo)通截面不斷縮小，電阻不斷增加，在恒定的電流下，裂紋面兩端的電壓降將隨著裂紋尺寸的增加而增加，輸出微伏級別的電壓并依次經(jīng)過放大電路模塊6進行放大、A/D轉(zhuǎn)換電路模塊7進行A/D轉(zhuǎn)換后輸出給微處理器模塊8，微處理器模塊8再將其接收到的數(shù)據(jù)通過通信接口電路模塊9傳輸給數(shù)據(jù)處理計算機，以便數(shù)據(jù)處理計算機對數(shù)據(jù)做進一步的分析處理，最終得到裂紋擴展長度。
[0038]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:包括用于往緊湊拉伸試樣(11)中輸入電流的兩個電流輸入探頭(I)和用于檢測緊湊拉伸試樣(11)裂紋面兩端電壓的兩個電壓輸出探頭(2)，以及作為激勵源為電流輸入探頭(I)供電的恒流源(3)和用于將交流電源(12)輸出的交流電轉(zhuǎn)換為測量裝置中各用電模塊所需電壓的交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)，所述恒流源(3)的輸出端通過限流變阻器(13)接有電流換向電路模塊(5)，所述電流輸入探頭(I)與所述電流換向電路模塊(5)的輸出端相接，所述電壓輸出探頭(2)上接有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括依次相接的放大電路模塊(6)、A/D轉(zhuǎn)換電路模塊(7)、微處理器模塊(8)和通信接口電路模塊(9)，所述放大電路模塊(6)上接有調(diào)零電路模塊(10)。
2.按照權(quán)利要求1所述的慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述恒流源(3)為輸出電流為O~50A的恒流源。
3.按照權(quán)利要求1所述的慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)包括變壓器Tl，二極管Dll、D12、D13和D14，以及電容C2、C3、C4和C5 ;所述變壓器Tl的一次線圈的兩端分別對應(yīng)與交流電源(12)的兩個輸出端相接，所述變壓器Tl的二次線圈的一端與二極管D13的正極和二極管D14的負極相接，所述變壓器Tl的二次線圈的另一端與二極管Dll的正極和二極管D12的負極相接，所述變壓器Tl的二次線圈的中間抽頭接地，所述二極管DlI的負極、二極管D13的負極、電容C5的一端和電容C3的一端相接且為所述交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VCC輸出端，所述二極管D12的正極、二極管D14的正極、電容C2的一端和電容C4的一端相接且為所述交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VEE輸出端，所述電容C5的另一端和電容C2的另一端均接地，所述電容C3的另一端與電容C4的另一端相接。
4.按照權(quán)利要求3所述的慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述限流變阻器(13)為滑動變 阻器R5、所述電流換向電路模塊(5)由PWM信號發(fā)生器(5-1)和與PWM信號發(fā)生器(5-1)相接的電流通斷控制電路模塊(5-2)構(gòu)成，所述電流通斷控制電路模塊(5-2)包括電阻RU R2、R3和R4，三極管QU Q2、Q3、Q4、Q5和Q6，以及二極管D5、D6、D7和D8 ;所述電阻Rl的一端與PWM信號發(fā)生器(5-1)的第一信號輸出端PWMl相接，所述電阻Rl的另一端與三級管Ql的基極相接，所述三級管Ql的集電極與電阻R3的一端、三極管Q5的基極和三極管Q6的基極相接，所述電阻R2的一端與PWM信號發(fā)生器(5-1)的第二信號輸出端PWM2相接，所述電阻R2的另一端與三級管Q2的基極相接，所述三級管Q2的集電極與電阻R4的一端、三極管Q3的基極和三極管Q4的基極相接，所述電阻R3的另一端和電阻R4的另一端均與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VCC輸出端相接，所述三級管Ql的發(fā)射極和三級管Q2的發(fā)射極均接地；所述三級管Q3的集電極、二極管D5的負極、二極管D7的負極和三級管Q5的集電極均與滑動變阻器R5的一個固定端相接，所述滑動變阻器R5的滑動端與所述恒流源(3)的輸出端相接，所述三級管Q3的發(fā)射極、二極管D5的正極、三級管Q4的發(fā)射極和二極管D6的負極為所述電流換向電路模塊(5)的第一輸出端且與兩個電流輸入探頭(I)中的其中一個相接，所述三級管Q5的發(fā)射極、二極管D7的正極、三級管Q6的發(fā)射極和二極管D8的負極為所述電流換向電路模塊(5)的第二輸出端且與兩個電流輸入探頭(I)中的另一個相接，所述三級管Q4的集電極、二極管D6的正極、二極管D8的正極和三級管Q6的集電極均接地。
5.按照權(quán)利要求3所述的慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述放大電路模塊(6)包括斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650，高精度運算放大器LM725，通用型運算放大器 LM741，整流二極管 Dl 和 D2，電阻 R6、R7、R8、R9、RIO、Rll、R12、R13 和 R14，以及滑動變阻器R15和電容Cl ;所述電阻Rll的一端與兩個電壓輸出探頭(2)中的其中一個相接，所述電阻Rll的另一端與整流二極管Dl的正極、整流二極管D2的負極、電阻R12的一端和斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第2引腳相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第3引腳與兩個電壓輸出探頭(2)中的另一個、整流二極管Dl的負極和整流二極管D2的正極相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第I引腳與滑動變阻器R15的一個固定端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第8引腳與滑動變阻器R15的另一個固定端相接，所述滑動變阻器R15的滑動端與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VCC輸出端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第6引腳與電阻R12的另一端和電阻R14的一端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第4引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VEE輸出端相接，所述斬波穩(wěn)零運算放大器ICL7650的第7引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VCC輸出端相接；所述高精度運算放大器LM725的第2引腳與電阻R14的另一端、電阻R13的一端和電容Cl的一端相接，所述高精度運算放大器LM725的第3引腳通過電阻R7接地，所述高精度運算放大器LM725的第4引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VEE輸出端相接，所述高精度運算放大器LM725的第6引腳與電阻R13的另一端、電容Cl的另一端和電阻R6的一端相接,所述高精度運算放大器LM725的第7引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VCC輸出端相接；所述通用型運算放大器LM741的第2引腳與電阻R6的另一端、電阻R8的一端和電阻R9的一端相接，所述電阻R9的另一端與調(diào)零電路模塊(10)相接，所述通用型運算放大器LM741的第3引腳通過電阻RlO接地，所述通用型運算放大器LM741的第4引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VEE輸出端相接，所述通用型運算放大器LM741的第6引腳與電阻R8的另一端相接且為所述放大電路模塊(6)的信號輸出端OUT，所述通用型運算放大器LM741的第7引腳與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VCC輸出端相接。
6.按照權(quán)利要求3所述的慢拉伸試驗裂紋擴展長度數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述調(diào)零電路模塊(10)由電阻R16、R17、R18、R19、R20和R21以及滑動變阻器R22構(gòu)成，所述滑動變阻器R22的滑動端為所述調(diào)零電路模塊(10)的輸入端IN且與所述放大電路模塊(6)相接，所述滑動變阻器R22的一個固定端與電阻R18的一端相接，所述電阻R18的另一端與電阻R16的一端和電阻R20的一端相接，所述電阻R16的另一端與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VCC輸出端相接，所述滑動變阻器R22的另一個固定端與電阻R19的一端相接，所述電阻R19的另一端與電阻R17的一端和電阻R21的一端相接，所述電阻R17的另一端與交直流轉(zhuǎn)換電路模塊(4)的VEE輸出端相接，所述電阻R20的另一端和電阻R21的另一端均接地。
【文檔編號】G01B7/02GK203414049SQ201320551774
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】薛河, 杜云鵬, 王振文, 龔曉燕 申請人:西安科技大學(xué)