[发明专利]含缺陷流变体热致磁效应采集与测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及材料研究与测量领域，具体是一种含缺陷流变体热致磁效应采集和测量系统。

技术背景

含缺陷流变物体在外载荷作用下会出现裂纹扩展过程，其中所说的含缺陷流变物体是指其内部含有微孔洞、微裂纹或其它缺陷的物体。这类物体受到外载荷(如拉应力)作用时，其内部缺陷会随着拉应力的增加而不断扩展。随着塑性变形的增加和变形热的产生，在裂纹扩展过程中将伴随一微弱热致磁效应。即使象聚合物这样的非铁磁体材料也是如此，只是此效应的大小不同、及剩磁保留的时间长短不同而已。现有研究主要是针对硬磁材料(又称永磁材料或恒磁材料)或软磁材料在外加电磁场作用下的物理力学性能等展开的研究，主要研究这些铁磁材料或铁氧体材料的磁致伸缩现象。未见对高聚物这类非铁磁材料在广义外载荷作用下所产生的热致磁效应进行定量测量的报道。

此前，袁龙蔚从理论上研究了含缺陷流变性材料裂尖断裂过程区的热力学性和电磁性，指出材料的破坏过程不是纯粹的力学过程，认为热传导方程应包括电磁场的贡献，并且导出了电磁能通量矢量的整体动量平衡和能量平衡方程。

发明内容

本发明的目的是基于现有技术，实现一种含缺陷流变体热致磁效应采集和测量系统，对含缺陷PVC板材破坏过程中变形区附近区域的热致磁感应强度、变形区附近区域的红外热图像、变形区附近区域的形变图像进行即时数据采集，为建立含缺陷PVC板材破坏过程中形变、热、磁关系及其演化过程提供测量数据，为含缺陷流变性物体的材料破坏机理研究提供测试方法和手段。

为达到上述发明目的，本发明采取的技术方案是：一种含缺陷流变体热致磁效应采集与测试系统，包括传感器组，热相、图像同步采集装置和电源，其中传感器组上连接有步进电机驱动机构和PC数采系统，所述传感器组包括在检测平面上呈8×8矩阵排列的64个SS495线性靃尔传感器，采用3个8选1多路开关作为正、负电源和输出端的控制开关，每8个传感器为一组按列路、行路和45度方向连接成三维矩阵；所述输出端控制开关的输出端接入硬件校正电路的正相输入端，且有PC数采系统的D/A转换通道输出端接入硬件校正电路的反相输入端，其输出端接入数采系统的A/D转换通道输入端。

其中热相同步采集装置为红外热相仪，图像同步采集装置为数码相机。所述步进电机驱动机构连接有微动开关。且上述电源采用高稳定度电源。硬件校正电路即采用一般差动放大电路。

本发明提供的上述含缺陷流变体热致磁效应采集和测量系统为建立含缺陷PVC板材破坏过程中形变、热、磁关系及其演化过程提供测量数据，为含缺陷流变性物体的材料破坏机理研究提供了测试方法和手段。

以下将结合附图和实施例对本发明工作原理进行详细描述：

附图说明

图1含缺陷流变体热致磁效应测量系统的结构示意图；

图2含缺陷流变体热致磁效应测量系统传感器电原理图；

在附图中：

1-材料拉伸机上夹头    2-列供电多路开关      3-行供电多路开关

4-输出多路开关        5-硬件校正电路        6-传感器

7-步进电机伺服机构    8-伺服机构支架        9-材料拉伸机下夹头

10-高稳定度电源    11-排线        12-PC数采系统

13-红外热相仪      14-数码相机    15-微动开关

16-试件

具体实施方式：

实施例中系统结构如图1所示，包括传感器组件、步进电机伺服机构7、微动开关15、高稳定度电源10、PC数采系统12，红外热相仪13，数码相机14等部分组成。

试件16放在材料拉伸机上夹头1和材料拉伸机下夹头9之间固定，进行测量试验。材料拉伸机上有伺服机构支架8用来支撑测量系统中的步进电机伺服机构7。

测量系统中传感器组件包括8×8线性霍尔传感器6、列供电多路开关2，行供电多路开关3，输出多路开关4，硬件校正电路5组成。列供电多路开关2分时对8列线性霍尔传感器提供列扫描供电，行供电多路开关3分时对8行线性霍尔传感器提供行扫描供电，输出多路开关4按45度方向将64个传感器接成8组，与行列扫描供电多路开关配合实现传感器矩阵三维连接，实现传感器组的64选1信号的分时输出。

硬件校正电路5是一个差动放大电路，PC数采系统保存的64路传感器原始零点误差信号分时由D/A转换通道输出，送到硬件校正电路5的反相输入端，与直接由传感器组输出的信号相减，实现传感器零点的校正。高稳定度电源10为传感器组提供正、负电源。