[发明专利]用于测量试样长度变化的接触式位移传感器及其使用方法

说明书

本发明涉及一种在机械地测量试样的由于伸长而发生的长度变化时所使用的接触式位移传感器（Ansatzwegaufnehmer）。本发明还涉及利用这种接触式位移传感器来测量试样的长度变化的方法、利用这种接触式位移传感器来测量试样的长度变化的系统以及这种接触式位移传感器的用途。

在机械的长度变化测量方法中，其中接触式位移传感器与试样接触，接触式位移传感器无间隙地且非常易于移动地被支撑，以便在有待测量的长度变化的方向上确保非常严格的且无间隙的位移传递。接触式位移传感器压紧到试样上的压紧力应尽可能地小，以便在很大程度上不影响对刻痕敏感（kerbempfindlich）的试样的延展特性和断裂特性。

因此，接触式位移传感器的支撑机构及其测量传感器系统对过载非常敏感，例如在试样伸长拉断，试样残余不可控地反冲，并冲击到接触式位移传感器时，就会出现所述过载。这特别是在检查弹性很大且富有能量的材料如弹性体时会造成局部受损严重，无论接触式位移传感器还是整个测量系统都会受损。

由DE 7804241 U1已知一种用于测量受到拉应力或压应力的试样的长度变化的长度变化传感器。这种传感器具有两对可调节地支撑的测量触头，测量触头以触头前端上的测量刀（Ma?schneiden）可直接与试样接触，并传递两个测量触头对之间所发生的距离变化，用于产生相应的测量信号。测量刀位于刀件上，测量刀件可摆动地支撑在测量触头的前端上，其中刀件的摆动轴线基本上垂直于有待测量的距离变化的方向。在刀件的测量位置，刀件的测量刀在每个测量触头对上彼此相向，利用取决于力的固定装置来限定所述测量位置，在预先给定作用于刀件上的摆动力矩的大小的情况下，所述固定装置允许刀件围绕其摆动轴线摆动。

如此设计的长度变化传感器的缺点是，测量刀顶靠其固定装置摆动，于是将所产生的力传递到测量触头上，因而会损伤测量触头。在刀件无法再摆动回去，进而必须手动地维修和调整设备时，也会产生损伤。这在自动分析的实验室中会造成产能下降，特别是如果在整夜进行测试时设备停机，且不能检查试样，直到明天早上。

此外已知一种测量触头，其具有很小的带滚花的黄铜小滚轮，滚轮带有一体的棘轮机构，由于其构造设计，有很大的力传递到测量触头上。而且棘轮机构很繁琐，且由于在圆周上分布有啮合点和死点而没有连续的传递特性。公知的光学位移传感器尽管能避免机械损伤的危险，但缺点是，不能可靠地形成超过1000％的延展范围，因为所需要的试样标记是个问题。

因此希望能有这样一种接触式位移传感器，其中在试样伸长拉断并反冲时，对这种接触式位移传感器或测量传感器系统造成的损伤比较小，或者甚至不会造成损伤。还希望能有这样一种用于测量试样的长度变化的方法，其中能自动地测量富有能量的弹性体试样，而受到的干扰很小。

因此，根据本发明提出一种在机械地测量试样的由于伸长而发生的长度变化时所使用的接触式位移传感器，其包括与旋转对称的主体连接的接触指，其中主体可转动地被支撑，主体的转动轴线也是主体的几何旋转轴线，主体具有围绕其旋转轴线形成的圆周面，试样可以与该圆周面接触。

按照本发明设计的、可调节地支撑的接触式位移传感器包括与旋转对称的主体连接的接触指。旋转对称的主体优选通过其横截型面围绕其几何旋转轴线完整地旋转而形成。主体围绕其几何旋转轴线可转动地支撑，由此在每次重复测量过程之前避免为校正和/或维修接触式位移传感器而付出代价，因为在试样拉断的情况下，主体的旋转不会影响到接触式位移传感器的定位。

另外，利用旋转对称的主体，例如滚筒形或辊形的主体，在试样未夹紧妥当的情况下能减小滑脱的可能性，进而减小测量误差。为了避免接触式位移传感器滑脱，与试样接触的主体表面以适当的方式来设计，或者由合适的材料构成。

用于主体表面或者用于主体整体的合适的材料例如可以选自包括特种钢、铝和/或聚四氟乙烯（PTFE）的组。主体直径优选≥10 mm~≤50 mm，特别优选≥15 mm~≤40 mm，更特别优选≥20 mm~≤30mm。

主体的结构旋转对称，由此使得接触式位移传感器与试样之间的距离在测量的任何时刻都保持相同，即使主体在试样拉断之后转动。本发明的积极效果特别是通过接触式位移传感器相距试样的大小恒定且保持相同的距离来实现。

由此避免试样与接触式位移传感器或测量传感器系统之间的直接接触。

由于主体的形状旋转对称，还实现了在试样拉断时该试样不会累及（verhaken）主体，因而有害的能量不会由反冲的试样传递到接触式位移传感器或测量传感器系统上。