一種用于金屬材料疲勞損傷測試的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于金屬材料疲勞損傷測試的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬材料疲勞損傷測試儀器采用電子拉伸試驗機(jī)對金屬試件進(jìn)行加載，然而對于金屬試件在長度方向的形變是關(guān)鍵的待測量，形變量采用位移測量裝置測量，現(xiàn)有的位移測量裝置如電感式位移測量儀等精度很低，無法滿足測量要求，因此，有必要設(shè)計一種新型的用于金屬材料疲勞損傷測試的裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實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試的裝置，該用于金屬材料疲勞損傷測試的裝置具有基于激光干涉的位移測量裝置，檢測精度高。
[0004]實用新型的技術(shù)解決方案如下:
[0005]—種用于金屬材料疲勞損傷測試的裝置，包括用于對試件加載負(fù)荷的電子拉伸試驗機(jī)，電子拉伸試驗機(jī)上設(shè)有位移測量裝置；
[0006]所述的位移測量裝置包括箱體(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)、時鐘發(fā)生器(11)和數(shù)字信號處理電路(9);
[0007]位移測量裝置還包括固定在電子拉伸試驗機(jī)的活動橫梁(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]時鐘發(fā)生器與數(shù)字信號處理電路相接；
[0011]所述的數(shù)字信號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]時鐘發(fā)生器包括晶振以及分頻器等器件。
[0016]數(shù)字信號處理電路可以采用多個分立的數(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)字信號處理電路為成熟的現(xiàn)有技術(shù)，不設(shè)計到任何方法和程序。
[0017]有益效果:
[0018]本實用新型的用于金屬材料疲勞損傷測試的裝置，由于采用基于激光干涉的位移測量裝置，所以能準(zhǔn)確地測量出試件的形變量，精度極高，且易于安裝實施，另外，數(shù)字信號處理電路針對數(shù)字信號進(jìn)行處理，輸出的信號也為數(shù)字信號，因此，相比與模擬器件，抗干擾性能更好，總而言之，本實用新型能為金屬材料的疲勞損傷測試提供良好的測試條件。
【附圖說明】
[0019]圖1是用于金屬材料疲勞損傷測試的裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是數(shù)字信號處理電路的電原理框圖。
[0021 ] 標(biāo)號說明: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)字信號處理電路，10-活動橫梁，11-時鐘發(fā)生器。
【具體實施方式】
[0022]以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進(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試的裝置，包括用于對試件加載負(fù)荷的電子拉伸試驗機(jī)，電子拉伸試驗機(jī)上設(shè)有位移測量裝置；
[0024]所述的位移測量裝置包括箱體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、時鐘發(fā)生器11和數(shù)字信號處理電路9 ;
[0025]位移測量裝置還包括固定在電子拉伸試驗機(jī)的活動橫梁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]時鐘發(fā)生器與數(shù)字信號處理電路相接；
[0029]所述的數(shù)字信號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)傳感器檢測到光強(qiáng)的變化并輸出電信號到數(shù)字信號處理電路，由數(shù)字信號處理電路對該信號進(jìn)行處理，得到位移變化信息，實現(xiàn)位移的測量。
[0036]針對數(shù)字信號處理電路的工作原理說明:參見圖2，光強(qiáng)信號u為光強(qiáng)傳感器輸出的電信號，光強(qiáng)信號經(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，脈沖計數(shù)單元對脈沖計數(shù)，脈沖數(shù)即與位移量對應(yīng)，從而實現(xiàn)位移的測量。時鐘發(fā)生器為數(shù)字信號處理電路提供時鐘脈沖信號。
[0037]本實用新型的工作原理說明:數(shù)字信號處理電路通過比較器識別光強(qiáng)最強(qiáng)或最弱，光強(qiáng)最大對應(yīng)的是S1和S2最大振幅正向疊加，光強(qiáng)最小對應(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)，Ν為零或正整數(shù)，實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(或半波長的奇數(shù)倍)時，合成光的振幅和為0，此時光強(qiáng)最小。
【主權(quán)項】
1.一種用于金屬材料疲勞損傷測試的裝置，包括用于對試件加載負(fù)荷的電子拉伸試驗機(jī)，電子拉伸試驗機(jī)上設(shè)有位移測量裝置；其特征在于: 所述的位移測量裝置包括箱體(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)、時鐘發(fā)生器(11)和數(shù)字信號處理電路(9); 位移測量裝置還包括固定在電子拉伸試驗機(jī)的活動橫梁(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); 時鐘發(fā)生器與數(shù)字信號處理電路相接； 所述的數(shù)字信號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】本實用新型公開了一種用于金屬材料疲勞損傷測試的裝置，包括用于對試件加載負(fù)荷的電子拉伸試驗機(jī)，電子拉伸試驗機(jī)上設(shè)有位移測量裝置；所述的位移測量裝置包括箱體(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)、時鐘發(fā)生器(11)和數(shù)字信號處理電路(9)；時鐘發(fā)生器與數(shù)字信號處理電路相接；所述的數(shù)字信號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試的裝置具有基于激光干涉的位移測量裝置，檢測精度高。
【IPC分類】G01B11/02, G01N3/08, G01N3/06
【公開號】CN204988887
【申請?zhí)枴緾N201520803178
【發(fā)明人】何瑾, 侯朝國, 楊世鋒, 司家勇
【申請人】中南林業(yè)科技大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月16日