[发明专利]形状记忆合金丝材用多功能测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来测试形状记忆合金丝材性能的多功能测试装置，特别是一种利用位移传感器精确测量形状记忆合金丝材回复过程中的位移的变化和利用力传感器精确测量形状记忆合金丝材回复过程中的力的变化，由此来测量形状记忆合金丝材的回复力和回复率、测试恒载荷下形状记忆合金丝材的记忆疲劳衰减性能、测试形状记忆合金丝材弹性耦合体的驱动性能以及测量形状记忆合金相变过程中的电阻变化并进行反馈控制的多功能测试装置。

背景技术

形状记忆合金具有优越的形状记忆性能，超弹性，很好的抗腐蚀性能和生物相容性等优异性能，在电子、机械、医学、能源、家电以及日常生活用品等领域得到了广泛应用。然而，目前对各种记忆性能的测试是一个难题，测试方法复杂，没有很好的统一标准，有些尚不能进行定量的实验研究。

(1)回复力和回复率的测量

目前，对于形状记忆合金丝材的回复力和回复率的测量一般在带有温控箱的材料试验机上进行，但这种设备昂贵，成本高，而且温控箱的加热冷却缓慢，测试周期长。因此，有必要提供一种简单测试形状记忆合金丝材的回复力和回复率的装置。

(2)形状记忆疲劳衰减的测试

目前形状记忆合金的疲劳性能都是通过测得S-N曲线而获得。对于形状记忆合金作为功能材料的特性，利用其记忆特性作为驱动元器件得到了广泛的应用，当形状记忆合金使用一定次数以后其回复位移减少到一定程度时就会失效，失效前并不发生断裂，所以S-N曲线不能很好的预测形状记忆合金的使用寿命。目前没有合适的方法来预测形状记忆合金作为驱动元器件由于记忆疲劳衰减而失效，因此，有必要提供一种测试形状记忆合金记忆疲劳衰减的方法，对工程应用中形状记忆合金疲劳失效和评估形状记忆合金材料性能优劣有着重要意义。

(3)形状记忆合金弹性耦合体驱动性能测试

形状记忆合金弹性耦合体是指将形状记忆合金与弹簧相连构成的耦合系统，作为驱动器在机械、自动化等领域得到广泛应用。其驱动性能主要指不同k值的弹簧与不同的形状记忆合金丝耦合时，在升温和降温过程中，温度与应力、应变之间的相互关系及其在热循环过程中形状记忆合金的记忆疲劳衰减性能。目前，虽然形状记忆合金弹性耦合体得到了广泛应用，但实验研究还很少，因此，有必要提供一种测试形状记忆合金弹性耦合体驱动性能的装置。

(4)形状记忆合金相变过程中电阻的测量及其反馈控制特性

形状记忆效应的本质是热弹性马氏体相变，所以相变过程的研究是形状记忆合金研究的一个重点，目前通常是利用在温度变化过程中测量电阻的变化来研究相变过程，例如利用电阻-温度曲线来确定相变点温度，建立马氏体体积分数、温度、电阻、时间之间的数学关系模型等。此外对于利用形状记忆合金的回复特性用作驱动元器件时，如何控制升温和降温速率来调整它的动作频率也是一个难点。因此有必要提供一种能测量相变过程电阻的变化并由此来调整温度变化速率起到反馈控制作用的装置。

记忆性能的测试对于形状记忆合金的研究和工程应用非常重要，因此提供一种形状记忆合金丝材用多功能测试仪对于形状记忆合金的研究、应用和发展有着重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量精度高、测量数据可靠、成本低、体积小、安装容易以及操作简单的形状记忆合金丝材用多功能测试装置。

一种形状记忆合金丝材用多功能测试装置，其特征在于：包括主架，可动上套，形状记忆合金丝材，传感装置；所述形状记忆合金丝材上端固定在可动上套上，形状记忆合金丝材下端与传感装置相连接，所述传感装置固定在所述主架上；形状记忆合金丝材的两端与外部电路连接，所述传感装置的信号输出端与外部电路相连接。

一种优选技术方案，其特征在于：所述传感装置为力传感器，所述力传感器与所述形状记忆合金丝的下端相连接，该力传感器下端固定在主架上。

一种优选技术方案，其特征在于：所述传感装置包括位移传感器和砝码，所述位移传感器包括线性增量光学编码器和码片两部分组成，所述码片上端与所述形状记忆合金丝相连接，其下端与所述砝码相连接。

一种优选技术方案，其特征在于：所述所述传感装置包括位移传感器、砝码、弹簧和力传感器，所述位移传感器的码片上端与所述形状记忆合金丝相连接，其下端与所述弹簧的上端相连接，所述弹簧的下端与所述力传感器相连接。

本发明的形状记忆合金丝材用多功能测试仪，它适用于回复位移和回复力等相关参数与性能的测量，包括以下几个方面：