專利名稱：表面裂紋擴(kuò)展參量測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量技術(shù)，具體地說，是一種測量表面裂紋參量的儀器。
發(fā)明可能廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中或結(jié)構(gòu)運(yùn)行中得以自動(dòng)測定表面裂紋擴(kuò)展參量和取得便于進(jìn)一步處理的信息。它們對(duì)研究機(jī)器的關(guān)鍵零、部件，以及結(jié)構(gòu)本身，諸如飛機(jī)的機(jī)翼和機(jī)身，火箭的機(jī)殼，煤氣管道，海船船身，儲(chǔ)存各種氣體和液體的壓力容器等使用的新的結(jié)構(gòu)材料的抗裂性能是非常必須的，就是說，在那些要求準(zhǔn)確地、自動(dòng)地測定表面裂紋長度和裂紋擴(kuò)展軌跡，并為下一步加工取得這這些參量成比例的電信號(hào)的情況下是非常必要的。
已知的表面裂紋參量測定儀有數(shù)種類型，有應(yīng)用光學(xué)的、超聲波的、電流的，以及應(yīng)用一些貼在構(gòu)件上并與構(gòu)件一起在試驗(yàn)時(shí)同時(shí)破裂的特殊的變換器。
例如，已知的有一種是采用電視技術(shù)測量表面裂紋的儀器(GB，A，2057124)，使用這種儀器進(jìn)行試驗(yàn)之前，要在測試樣品上可能擴(kuò)展表面裂紋的部位涂上一層專門的漆，然后將樣品夾在試驗(yàn)機(jī)的夾子上。借助顯微鏡將樣品表面裂紋將要擴(kuò)展的部位投影到電視攝象機(jī)。之后，表面裂紋的圖象在專門的電路中轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，這些信號(hào)是由與每個(gè)瞬間產(chǎn)生的表面裂紋長度成比例的脈沖序列組成的。儀器具備一些機(jī)械調(diào)整部件用以移動(dòng)與電視攝象機(jī)相接的光學(xué)器件，測量儀還具有一些電子轉(zhuǎn)換器和一些脈沖計(jì)數(shù)器。
使用這些儀器時(shí)，在樣品的制備和儀器調(diào)整方面都有很大難度，而且為購置價(jià)格昂貴的專用設(shè)備支付很大。
已知的還有一種測定表面裂紋參量的儀器(DE，A，2745244)，它應(yīng)用的是一小條導(dǎo)電材料帶作的敏感元件，并通過絕緣層固定在試樣上。當(dāng)樣品試驗(yàn)時(shí)，敏感元件與樣品同時(shí)在表面裂紋擴(kuò)展的部位破壞，隨著裂紋的擴(kuò)展，敏感元件的電阻改變，隨之測量出它們的阻值。敏感元件有一個(gè)復(fù)蓋住表面裂紋擴(kuò)展區(qū)域的測量區(qū)，選擇測量區(qū)的形狀，應(yīng)當(dāng)是使它的電阻隨表面裂紋加大，以近似線性的關(guān)系而增加。測量區(qū)對(duì)稱地對(duì)著表面裂紋可能擴(kuò)展的方向，而進(jìn)入敏感元件的電流應(yīng)是流徑表面裂紋周圍整個(gè)測量區(qū)的電流。測量敏感元件兩個(gè)量測電極之間的電壓計(jì)算出表面裂紋的參量。為了提高輸出電壓與表面裂紋長度的線性關(guān)系，調(diào)節(jié)決定于輔助電極電壓的直流供電電流的數(shù)值。
上述儀器使用時(shí)必須帶有專門的裝置，而且當(dāng)表面裂紋呈直線擴(kuò)展時(shí)，它的線性測量范圍約為敏感元件測量區(qū)的70%。此外，這種類型的儀器很難直觀地監(jiān)察樣品表面上裂紋擴(kuò)展的情況，而這一點(diǎn)在某些情況下往往是必要的。
有一種最簡單，從技術(shù)上最接近實(shí)際的儀器，為了得到與表面裂紋擴(kuò)展成比例的電信號(hào)，它應(yīng)用了一種敏感元件，這種敏感元件是一排平行配置的電阻帶，其末端連在一起并與測量電路相接(US，A，2986928)。將這種類型的敏感元件貼在試驗(yàn)樣品表面可能萌發(fā)并進(jìn)一步擴(kuò)展表面裂紋的部位。當(dāng)表面裂紋產(chǎn)生和隨著表面裂紋擴(kuò)展的時(shí)候，電阻帶連續(xù)斷裂并導(dǎo)致敏感元件的總電阻改變。測量電阻變化值，就可決定表面裂紋的參量。
但是這種儀器測定表面裂紋參量的精確度很低，這是由于敏感元件電阻的增量小，而且是非線性的，并且在表面裂紋長度大的情況下，由于電阻帶過早地?fù)p壞，可靠性小了。
本發(fā)明的任務(wù)是制造這樣一種測定表面裂紋擴(kuò)展參量的儀器，它靠敏感元件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)及其電性能大幅度地提高測量精度，并擴(kuò)大測量正在擴(kuò)展的表面裂紋參量的測量范圍。
這項(xiàng)任務(wù)是這樣解決的表面裂紋參量測量儀包括一個(gè)敏感元件，它蒸鍍?cè)诮橘|(zhì)襯底上并固定在表面裂紋可能擴(kuò)展的部位，它由一列電導(dǎo)片組成;測量儀還包括一個(gè)與敏感元件電氣相接的測量電路。按照發(fā)明要求，敏感元件中的電導(dǎo)片的末端由主要連接片電氣串聯(lián)在一起，除此之外，敏感元件還附有輔助連接片，每個(gè)輔助連接片直接接在與其對(duì)應(yīng)的主要連接片的對(duì)面。
這樣就保證了高精度地測量表面裂紋擴(kuò)展的參量，而且還擴(kuò)大了它的測量范圍。
可以將敏感元件的導(dǎo)電片配置在相同的距離上。
這樣就能保證輸出電信號(hào)的參量與表面裂紋的長度在下一次記錄時(shí)的正比關(guān)系。
可以將導(dǎo)電片之間的距離安排成單調(diào)變化的距離。
這樣就可以利用敏感元件的形狀得到指定的輸出信號(hào)隨表面裂紋長度變化的規(guī)律，從而大幅度地簡化了下一步的處理工作，并提高了表面裂紋實(shí)際長度的測量精度。
最好的辦法是單調(diào)地變化電導(dǎo)片的寬度。
這樣有可能提高敏感元件的可靠性。
使電導(dǎo)片的寬度與電導(dǎo)片之間的距離之比呈一常數(shù)值是適宜的。
這樣可以提高敏感元件和儀器整體在表面裂紋呈各種長度時(shí)的可靠性。
單調(diào)地改變電導(dǎo)片的寬度與電導(dǎo)片之間的距離之比是適宜的。
這種辦法可以保證敏感元件的電導(dǎo)片在各種長度的表面裂紋時(shí)的最佳機(jī)械性能。
朝著表面裂紋擴(kuò)展的方向單調(diào)地改變電導(dǎo)片的長度是適宜的。
這樣可以降低表面裂紋在擴(kuò)展時(shí)可能超出敏感元件的范圍的幾率。
在一系列的情況下最好將偶數(shù)電導(dǎo)片相對(duì)奇數(shù)電導(dǎo)片轉(zhuǎn)一個(gè)給定的角度。
這樣可以測定表面裂紋的頂端在與敏感元件有關(guān)的計(jì)算系統(tǒng)中的坐標(biāo)。
主要連接片的電阻與它對(duì)面的輔助連接片電阻之差保持一個(gè)常數(shù)是適宜的。
這樣可以大大地提高測量的精度。
基本連接片和其對(duì)面的輔助連接片的電阻值差最好是單調(diào)變化的值。
這樣做可為提出一個(gè)輸出電信號(hào)隨表面裂紋長度變化的規(guī)律提供了可能性。
對(duì)應(yīng)朝著表面裂紋擴(kuò)展方的最后一個(gè)電導(dǎo)片可以作成具有長臂和短臂形式的分壓器。
這樣可以提高當(dāng)它接入測試電路的測量精度。
相對(duì)表面裂紋擴(kuò)展方向的第一個(gè)電導(dǎo)片最好接上一個(gè)輔助電阻器，而且當(dāng)電導(dǎo)片的總數(shù)為偶數(shù)時(shí)，輔助電阻器接在分壓器的短臂一側(cè)，而當(dāng)電導(dǎo)片的總數(shù)為奇數(shù)時(shí)，電阻器接在分壓器的長臂一側(cè)。
當(dāng)采用電橋作為測量電路時(shí)，靠上述接法，可以保證電橋具有更為精確的平衡條件。
可以用敏感元件一側(cè)的輔助連接片將偶數(shù)的電導(dǎo)片的端部連接在一起，而用敏感元件另一側(cè)的輔助連接片將奇數(shù)電導(dǎo)片的末端連接在一起。
這樣可以提高電信號(hào)電平。
下面用具體的實(shí)施例子和提供的圖紙解釋本發(fā)明。提供的圖紙有

圖1概括地表示表面裂紋參量測定儀的一個(gè)實(shí)施方案，按照發(fā)明明，它有一個(gè)固定在樣品表面上的敏感元件和一個(gè)測量電路;
圖2是按照發(fā)明要求的敏感元件一個(gè)實(shí)施方案，和敏感元件與用作測量電路的電橋相接的情況;
圖3概括地表示，按照發(fā)明，敏感元件接入電橋時(shí)的輸出電信號(hào);
圖4是按照本發(fā)明要求，帶電導(dǎo)片的敏感元件一個(gè)實(shí)施方案，其中電導(dǎo)片的長度在表面裂紋擴(kuò)展的方向單調(diào)地加長;
圖5是按發(fā)明要求，測定正在擴(kuò)展的表面裂紋坐標(biāo)的敏感元件的一個(gè)實(shí)施方案;
圖6是按照發(fā)明，在測定正在擴(kuò)展的表面裂紋的坐標(biāo)時(shí)，測量儀輸出電信號(hào)的參量變化;
圖7是按發(fā)明要求，當(dāng)敏感元件的主要連接片和輔助連接片的電阻值差增大的情況下，輸出電信號(hào)參量的變化;
圖8概括地表示按發(fā)明要求敏感元件內(nèi)電導(dǎo)片的總數(shù)為奇數(shù)時(shí)，輔助電阻器連接方案之一;
圖9概括地表示按發(fā)明要求當(dāng)敏感元件的電導(dǎo)片總數(shù)為偶數(shù)時(shí)，輔助連接片、主要連接片和輔助電阻器的連接方案之一;
圖10概括地表示按發(fā)明要求當(dāng)敏感元件的電導(dǎo)片總數(shù)為奇數(shù)時(shí)時(shí)，主要連接片、輔助連接片和輔助電阻器連接的方案之一。
表面裂紋參量測定儀(圖1)包括一個(gè)蒸鍍?cè)诮橘|(zhì)襯底2上的敏感元件1和一個(gè)與敏感元件1電氣相接的測量電路3。敏感元件1是由一列電導(dǎo)片4主要連接片5和輔助連接片6串聯(lián)組成的。敏感元件1有數(shù)個(gè)電接點(diǎn)7，8，9和10，并靠它們與測量電路3相接。為了測定表面裂紋11的參量，將敏感元件1通過介質(zhì)襯底2固定在試驗(yàn)樣品12，或者直接固定在所使用的機(jī)構(gòu)上，這些樣品和機(jī)構(gòu)，在負(fù)載P的作用下，表面裂紋11順著箭頭A指示的方向擴(kuò)展。固定敏感元件1時(shí)，應(yīng)當(dāng)使裂紋11能垂直通過主要連接片5和與其對(duì)應(yīng)的輔助連接片6之間的電導(dǎo)片4。
電導(dǎo)片4的尺寸和形狀可能是任意的，如直線，園圈式園圈的一部分，折線，卵形線，寬度變化的線等等。
敏感元件1的組成部分，電導(dǎo)片4，主要連接片5，輔助連接片6，以及其它一些必要的元件都可用已知的任意一種方法制備。
敏感元件1用大家知道的一種方法，比方說用過渡膠以符合這種膠的操作工藝固定在試樣12的表面上，然后將業(yè)與測量電路3相接。
測量電路3可以按照任何一種已知的測量電阻和電阻增值的方法建立起來。為了簡化對(duì)該發(fā)明的理解，下面用電橋作為測量電路3(圖2)，電橋橋臂由相應(yīng)的電阻器R1，R2和R3，R4組成。
如圖2所示，敏感元件1和包含電阻器R1，R2和R3，R4的電橋電路、電源13，以及記錄器件14相接的情況。依靠接點(diǎn)7和8，敏感元件1和組成電橋的兩個(gè)鄰近的橋臂-電阻器R1和R2相接，測量儀的輸出電信號(hào)在電橋的測量對(duì)角線的B點(diǎn)和C點(diǎn)之間形成，并由記錄器14記錄下來。電源13在D點(diǎn)和C點(diǎn)之間與電橋的第二對(duì)角線相接。
測量儀工作過程如下。
當(dāng)表面裂紋11朝著箭頭A所指的方向擴(kuò)展時(shí)，第一個(gè)電導(dǎo)片4′破裂，電阻為r1的主要連接片5′與電橋的一個(gè)臂，即電阻器R1相接;而電橋的另一個(gè)臂即電阻器R2與電阻為r2的輔助連接片6′相接通。
由于電阻r1與電阻r2的阻值不相等，所以，電橋的平衡條件遭到破壞。電阻r1和r2之間的差值越大，輸出的電信號(hào)U0的幅值Ua(圖3)也就越大。表面裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，使第二個(gè)電導(dǎo)片破壞(圖2)，此時(shí)，電阻為r1的主要連接片5″接向電橋的一個(gè)臂即電阻器R2，而電阻為r2的輔助連接片6″與電橋的另一臂電阻器R1接通。這時(shí)電橋達(dá)到平衡狀態(tài)，而測量的的輸出電信號(hào)U0突變到相反的方向(圖3)。當(dāng)表面裂紋11繼續(xù)擴(kuò)展時(shí)，敏感元件1上的后面的一些電導(dǎo)片4將依順序遭到破壞，從而引起輸出電信號(hào)U0的幅值Ua跳躍式的變化。
因此，測量儀輸出的電信號(hào)U0(圖3)是一連串的矩形電脈沖，它們的特征是上升前沿?cái)?shù)為F1，下跌前沿?cái)?shù)為F2，前沿?cái)?shù)的總和為K＝F1+F2，波幅為Ua。
它們可以判定表面裂紋的有關(guān)參量，如裂紋產(chǎn)生的時(shí)間，裂紋擴(kuò)展的長度和速度。
可以利用測量敏感元件1的接點(diǎn)7，8，9和10上的電位測量電路(圖中未表示)作為測量電路3進(jìn)行參量測量，這種電路在專利DE，A，3513005中詳細(xì)的描述。
還可以利用在7至8;7至10等等的接點(diǎn)上直接量測敏感元件1電阻值的變化作為儀器的測量電路3。隨著導(dǎo)片因表面裂紋而損壞的過程，用歐姆計(jì)測出它們的電阻(圖中未示出)。
當(dāng)采用電橋作為測量電路時(shí)(圖2)表面裂紋11長度的現(xiàn)行值li可由下式計(jì)算li＝(K-1)(a+b)+l0(1)式中K為圖3中表示的輸出電信號(hào)U0的上升前沿?cái)?shù)F1和下降前沿?cái)?shù)F2的總和，它與被表面裂紋11破壞的電導(dǎo)片的數(shù)量有關(guān)。
a為已知的電導(dǎo)片4的寬度;
b為已知的相鄰電導(dǎo)片之間的距離;
l0為在第一個(gè)電導(dǎo)片4′破壞之前的表面裂紋11的初始長度。
因此，按發(fā)明要求，用上述儀器測定正在擴(kuò)展的表面裂紋11的長度li時(shí)，必須在敏感元件1與電橋相接的情況下，從它固定在表面裂紋11可能擴(kuò)展的部位(圖2)時(shí)開始計(jì)算輸出電信號(hào)U0(圖3)的上升前沿?cái)?shù)F1和下降前沿?cái)?shù)F2的總和。
為使正在擴(kuò)展的表面裂紋的長度參量li與式(1)中K值之間的關(guān)系為正比例關(guān)系，電導(dǎo)片4之間的總距離(a+b)選定為一常數(shù)。電導(dǎo)片4相互間的距離為以預(yù)先配置的非常精確，正是它決定著表面裂紋11的長度li的測量精度。大家知道，在許多情況下，表面裂紋11擴(kuò)展的速度，由其物理本性決定，一般都隨著裂紋的擴(kuò)展而加快。在表面裂紋擴(kuò)展的初期階段〔當(dāng)電導(dǎo)片4之間(a+b)為等距離時(shí)〕，第一個(gè)電導(dǎo)片4′和第二個(gè)電導(dǎo)片4″破壞的間隔時(shí)間比最后一個(gè)電導(dǎo)片4n與倒數(shù)第二個(gè)電導(dǎo)片4n-1破壞間隔的時(shí)間大的多，在這種情況下，測定長度li較小的表面裂紋11的參量，其相對(duì)誤差可能達(dá)到不能允許的數(shù)值。所以，在大概知道表面裂紋如何繼續(xù)擴(kuò)展的情況下(加速或減速)，根據(jù)本發(fā)明，電導(dǎo)片4應(yīng)配置在沿敏感元件1的長度L單調(diào)變化的距離(a+b)上(距離逐漸增大或逐漸縮短)，也就是說，其距離(a+b)＝f(L)。
在許多研究表面裂紋擴(kuò)展的實(shí)際工作中，試驗(yàn)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)材料的抗裂性時(shí)，在正在擴(kuò)展的表面裂紋11的頂部前面形成一個(gè)可塑區(qū)，在這個(gè)區(qū)內(nèi)的形變值可能達(dá)到使敏感元件1的電導(dǎo)片4在其下面不存在裂紋11的情況下遭到破壞。而且可塑區(qū)的范圍一般隨著表面裂紋11長度li的增長而加大。為了減少敏感元件1上的電導(dǎo)片4過早損壞的幾率，也就是說，為提高敏感元件1的可靠性，在表面裂紋11的端部存在材料塑性形變的情況下，根據(jù)本發(fā)明，可以沿著敏感元件1的長度方向改變電導(dǎo)片4的寬度a。無論在電導(dǎo)片4相間距離(a+b)不變的情況下，還是在電導(dǎo)片的相間距離(a+b)沿著敏感元件1的長度方向由于b值的變化而改變的情況下，都可以改變電導(dǎo)片4的寬度a。
由上所述得出結(jié)論，由導(dǎo)片4的寬度a與電導(dǎo)片4邊界間的距離b的相互關(guān)系還可能有其它一些方案。根據(jù)本發(fā)明，可以將每一個(gè)電導(dǎo)片4的寬度a與到下一個(gè)電導(dǎo)片4的邊界的距離b的比值指定為一常數(shù)，或者可以單調(diào)地變化電導(dǎo)片4的寬度a與到下一個(gè)電導(dǎo)片4的邊界的距離b的比值。
研究實(shí)際構(gòu)件的表面裂紋11的擴(kuò)展時(shí)，表面裂紋擴(kuò)展的軌跡常常不是直線，并且其偏離數(shù)值隨著裂紋的延伸而加大。這時(shí)必須使表面裂紋11不要超過敏感元件1復(fù)蓋的范圍。按照發(fā)明，為此目的，要單調(diào)地增長電導(dǎo)片4的長度(見圖4)。
除此之外，常常有必要監(jiān)視表面裂紋擴(kuò)展的軌跡。在表面裂紋11非直線延伸的情況下(圖5)，表面裂紋11的長度li除在箭頭A方向的投影Xi外，還必須要有由于表面裂紋11非直線延伸而產(chǎn)生的偏離值Yi。
為了測定敏感元件在坐標(biāo)系x、y中的這兩個(gè)參量，按發(fā)明要求，將偶數(shù)電導(dǎo)片相對(duì)奇數(shù)電導(dǎo)片4旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α。假定表面裂紋11在相鄰的偶數(shù)電導(dǎo)片4″，4Ⅳ之間，或者在相鄰的奇數(shù)電導(dǎo)片4′、4″′之間的擴(kuò)展速度實(shí)際上沒有變化，表面裂紋的參量可按下列關(guān)系式計(jì)算(見圖6)Xi＝(K-1)(a+b)+l0Y= (Xi)/(1+m/n)式中a是電導(dǎo)片的寬度;
b是相鄰的兩個(gè)電導(dǎo)片4之間的距離;
K是輸出電信號(hào)U0上升前沿?cái)?shù)F1和下降前沿?cái)?shù)F2之總和;
m是表面裂紋11自奇數(shù)電導(dǎo)片(4′)擴(kuò)展到偶數(shù)電導(dǎo)片(4″)的時(shí)間;
n是表面裂紋11自偶數(shù)電導(dǎo)片(4″)擴(kuò)展到奇數(shù)電導(dǎo)片(4″′)的時(shí)間;
l0是表面裂紋11到敏感元件1的第一個(gè)電導(dǎo)片4之間的初始長度。
按照發(fā)明，當(dāng)主要連接片5和輔助連接片6的電阻差值r1-r是一不變的數(shù)值時(shí)，測量電路(不包括電橋)的輸出信號(hào)U0的幅值Ua與表面裂紋的長度li遵守正比例關(guān)系。
當(dāng)敏感元件接入電橋時(shí)，主要連接片5和輔助連接片6的電阻之差r1-r2決定著輸出信號(hào)U0的幅值Ua(圖3)，也就是說，決定著電橋失調(diào)的數(shù)值。增加或者減少這一差值，可以改變儀器的靈敏度。
在檢查的情況下，同時(shí)測定幾個(gè)正在擴(kuò)展的表面裂紋11的參量時(shí)，可以采用一個(gè)電橋，將依順序一會(huì)兒接在這一個(gè)、一會(huì)兒接在另一個(gè)敏感元件1上。
為此，按照發(fā)明，單調(diào)地改變主要連接片5的阻值r1和輔助連接片6的電阻值r2。同時(shí)地還可以單調(diào)地改變主要連接片5和輔助連接片6的電阻差值r1-r2。圖7表示出測量儀輸出的電信號(hào)Ui的變化。
在這種情況下，計(jì)算表面裂紋長度li，不必計(jì)算輸出電信號(hào)U0的上升前沿?cái)?shù)F1和下降前沿?cái)?shù)F2的總和，只要測出輸出電信號(hào)U0的幅值Ua就足夠了，并根據(jù)幅值計(jì)算出表面裂紋11的長度lili＝|Ui｜·s式中的｜Ui｜是輸出電信號(hào)波幅的絕對(duì)值;
s是比例(尺)系數(shù)。
采用電橋作為測量電路，要在表面裂紋擴(kuò)展過程中接通的電阻r1和r2上加上一些條件，這是因?yàn)椋藭r(shí)主要連接片5和輔助連接片6與電阻器R1和R2(圖2)接通。隨著表面裂紋11的擴(kuò)展測量電路的線性關(guān)系不應(yīng)遭到破壞。為此，按照發(fā)明，將最后一個(gè)電導(dǎo)片4n作為有長臂和短臂的分壓器。按照發(fā)明，采用電橋作為測量電路時(shí)，另外一種保證輸出信號(hào)Ua線性的輔助方法是，當(dāng)電導(dǎo)片4的總數(shù)為偶數(shù)時(shí)，第一電導(dǎo)片4′在RG分壓器短臂一側(cè)接一輔助電阻器R7(見圖8)，而當(dāng)電導(dǎo)片的總數(shù)為奇數(shù)時(shí)，輔助電阻器R7接在RG分壓器長臂一側(cè)(見圖10)。
還有一種提高儀器靈敏度的方法，即敏感元件1內(nèi)的位于一側(cè)的輔助連接片6，將偶數(shù)電導(dǎo)片4″，4Ⅳ，……的末端連結(jié)在一起，而位于另一側(cè)的輔助連接片將奇數(shù)電導(dǎo)片4′，4Ⅲ，……的末端連結(jié)在一起。由于上述聯(lián)法，當(dāng)電導(dǎo)片的總數(shù)為偶數(shù)時(shí)(圖9)，或電導(dǎo)片的總數(shù)為奇數(shù)時(shí)(圖10)，與主要連接片5的電阻r相比，加大了輔助連接片的電阻r2，與此同時(shí)，主要連接片5(見圖9和圖10)的電阻r1與輔助連接片6(見圖1)的電阻相等。因?yàn)榕c主要連接片5和輔助連接片6(圖1)的電阻差值r1-r2相比，輔助連接片6和主要連接片5(圖9和10)的電阻差值r2-r1增大了，所以，輸出電信號(hào)U0(圖3)的幅值Ua在這種情況下將要大些，這樣也就提高了整個(gè)儀器的靈敏度。
無論是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，還是直接在操作現(xiàn)場，試驗(yàn)特殊的樣品和構(gòu)件時(shí)，應(yīng)用本發(fā)明可能是最有效的。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，影響表面裂紋擴(kuò)展的因素有單個(gè)的，也有它們綜合的因素。借助本儀器可在特別重要的結(jié)構(gòu)正在運(yùn)行、并處于外界條件作用下的情況，測定其表面裂紋的各種參量，目的是暴露影響表面裂紋擴(kuò)展的最嚴(yán)重的因素，諸如負(fù)荷量，腐蝕環(huán)境，溫度等等。
對(duì)實(shí)驗(yàn)室的樣品和構(gòu)件進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，主要的問題是記錄正在擴(kuò)展的表面裂紋的各種參量與負(fù)荷條件的關(guān)系。直接監(jiān)視表面裂紋的擴(kuò)展是很費(fèi)力的，而且由于考慮到構(gòu)件突然破壞時(shí)危險(xiǎn)常常是不允許的。所以，在使用的設(shè)備具有必要的精度和合理的價(jià)格的條件下，使試驗(yàn)過程中表面裂紋擴(kuò)展的參量測量自動(dòng)化是當(dāng)前一個(gè)迫切的問題。
權(quán)利要求
1.表面裂紋擴(kuò)展參量測定，包括一個(gè)蒸鍍?cè)诮橘|(zhì)襯底上并固定在裂紋可能擴(kuò)展的部位的敏感元件1，它由一列電導(dǎo)片組成，還包括一個(gè)與敏感元件電氣相聯(lián)的測量電路，其特征在于，敏感元件1內(nèi)的電導(dǎo)片(4′，4″，……4n)的末端用主要連接片(5′，5″，……5n-1)依次電氣串聯(lián)在一起，此外，敏感元件還附有輔助連接片(6′，6″，……6n-1)，每個(gè)輔助連接片接在與其對(duì)應(yīng)的主要連接片(5′，5″，……5n-1)的對(duì)面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器，其特征在于，電導(dǎo)片(4′，42……4n)之間的距離是一個(gè)常數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器，其特征在于，電導(dǎo)片(4′，4″，……4n)之間的距離是單調(diào)變化的數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器，其特征在于，電導(dǎo)片(4′，4″，……4n)的寬度是單調(diào)變化的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3中任一項(xiàng)所述的儀器，其特征在于，電導(dǎo)片(4′，4″，……4n)的寬度與電導(dǎo)片之間的距離之比是一常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3中的任意一項(xiàng)所述的儀器，其特征在于，電導(dǎo)片(4′，4″……4n)的寬度與電導(dǎo)片之間的距離之比是單調(diào)變化的量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器，其特征在于，電導(dǎo)片(4′，4″，……4n)的長度是一單調(diào)變化的量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器，其特征在于，偶數(shù)電導(dǎo)片(4″，4Ⅳ，……)相對(duì)奇數(shù)電導(dǎo)片(4′，4′″……4n)旋轉(zhuǎn)一個(gè)已知角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任意一項(xiàng)所述的儀器，其特征在于，主要連接片(5′，5″)和位于對(duì)面的輔助連接片(6′，6″)的電阻差值為一常量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的儀器，其特征在于，主要連接片(5′，5″，……5n-1)和位于對(duì)面的輔助連接片(6′，6″，……6n-1)的電阻差值是一單調(diào)變化的量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儀器，其特征在于，相對(duì)表面裂紋(11)折展方向的最后一個(gè)電導(dǎo)片(4n)用作具有長臂(R5)和短臂(R6)的分壓器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的儀器，其特征在于，當(dāng)電導(dǎo)片(4′，4″，……4n)的總數(shù)為偶數(shù)時(shí)，輔助電阻器(R7)與分壓器短臂(R6)一側(cè)的第一電導(dǎo)片(4′)相接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的儀器，其特征在于，當(dāng)電導(dǎo)片(4′，4″，……4n)的總數(shù)為奇數(shù)時(shí)，輔助電阻器(R7)與分壓器長臂(R5)一側(cè)的第一電導(dǎo)片(4′)相接。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任意一項(xiàng)所述的儀器，其特征在于，配置在敏感元件(1)一側(cè)的輔助連接片(6′，6″，……6n-1)將偶數(shù)電導(dǎo)片(4″，4Ⅳ，……)的末端連接在一起，而配置在敏感元件(1)另一側(cè)的輔助連接片將奇數(shù)電導(dǎo)片(4′，4″′，……)的末端連接在一起。
全文摘要
表面裂紋擴(kuò)展參量測定儀包括一個(gè)蒸鍍?cè)诮橘|(zhì)襯底2上并置于表面裂紋11可能擴(kuò)展的部位的敏感元件1，它由一列電導(dǎo)片4′，4″……文檔編號(hào)G01N27/20GK1049056SQ8910610
公開日1991年2月6日 申請(qǐng)日期1989年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月25日
發(fā)明者尤里·米哈依諾維奇·巴齊因, 費(fèi)娜·阿歷克山大諾大娜·戈?duì)柕偻? 阿歷克山大·依凡諾維奇·阿歷克謝夫, 尼古拉·凡來丁諾維奇·茨古諾夫, 阿歷克山大·阿依西伏維奇·赫拉科夫斯基, 麗蒂雅·斯坦?jié)娭Z夫娜·庫茲涅卓娃, 阿歷克山大·維克多諾維奇·西洛夫, 阿那托里·庫茲米奇·貝比西夫, 弗拉德米爾·克立諾維奇·萊比德夫, 鮑力士·阿那托里維奇·費(fèi)德哥 申請(qǐng)人:蘇聯(lián)烏克蘭科學(xué)院“巴通”電焊研究所, 莫斯科“伊茲梅里特”科研生產(chǎn)聯(lián)合公司, 基輔“維達(dá)”生產(chǎn)聯(lián)合公司