[实用新型]通用测量仪

说明书

本申请相关参考

本申请为35U.S.C.§119条件下对申请号为61/283,902，申请日为12/09/2009的临时申请案的要求优先权的正式申请。

技术领域

本实用新型涉及一种材料硬度和拉伸压缩检测装置，尤其涉及一种压痕硬度计，该硬度计允许使用者利用多种类型的硬度试验来检测和得到高度精确的材料硬度。

背景技术

本领域技术人员都知道实验室需要多种类型材料测量仪，例如洛氏硬度测量仪，布氏硬度测量仪，韦氏硬度测量仪，显微硬度测量仪和努式硬度测量仪，另外还有拉伸压缩测量仪。所有生产厂家均想制造一种仪器，使该仪器能够进行上述所有仪器的同样功能，这样用户可以拥有少量仪器并可完成各种测量而且节省成本。直到目前为止，这仍然非常困难。所有仪器需要能够提供和测量精密准确的作用力且每种测量仪各有不同的有效力值范围。例如，洛氏测量仪所需初始试验力值为10千克力，总试验力值为150千克力；布氏测量仪所需最大力值为3000千克力；显微韦氏测量仪需要精确到0.1千克力。直到目前为止，可以提供此种大范围的力的测量仪器要想得到精密准确的测量结果是不可能的。

甚至是在一个小的范围内，仪器在用于力的精密准确的测量时也有困难。例如，洛氏测量仪要求150千克力。对实验室仪器来说，150千克力的称重太重了，因此设计者使用15千克力通过杠杆来为测量仪提供150千克力的称重。随着时间的推移，这些机械部件会发生摩擦和磨损，最终测量所得的力值将是不准确的。

压痕硬度计是通过测量压头压入测量样品的深度或位移，来确定被测量样品的硬度。在现有的压痕硬度测量仪中都有可在实际位移和实测位移之间做相对移动的位移传递机械部件。如此，这些机械的相对移动导致在位移测量点和测量样品之间发生了摩擦和位移丢失，由此导致硬度测量的重复性准确度被破坏。

随着时间的推移，这些称重式硬度测量仪，由于它们的机械型不精密性导致现代的反馈控制闭环系统的使用，该系统包括一个作为测量手段的一部分的称重传感器以用于测量被施加于被测样品上的力的大小。

美国专利4,435,976描述了一种用于决定施力大小的称重传感器在布氏测量中的应用，该专利采用了一种反馈回路用于自动补偿诸如温度和摩擦等因素对测量精度的影响。

另外一种例子是美国专利6,142,010，该专利介绍了包括一个用于测量和施力的称重传感器的控制闭环系统在洛氏测量仪中的使用。

另外一个例子是美国专利6,247,356，该专利介绍了包括一个用于测量和施力的称重传感器的控制闭环系统在显微硬度测量仪中的使用。

这些仪器采用称重传感器作为感应器来测量施力大小。它们的弱点是仅能用于一种类型的硬度测量。例如，洛氏测量仪不能用于韦氏硬度测量，布氏硬度测量或显微硬度测量。它们的其它弱点是这些测量仪所采用的称重传感器是圆盘型称重传感器。这种类型的称重传感器的测量精度仅在0.1％到0.5％之间。因此，它们不能用于范围较大的力的测量。

美国专利6,142,010和6,247,356所采用的结构无法提供足够的支持来承受更大的施加力。这些会影响到测量结果的精确度。

所有已知的台式硬度测量仪包括使用称重传感器或和载重砝码型号，均采用升降螺杆来适应不同大小的样件。在升降螺杆机构中，所用的机械性作用力会引起位移测量精确度下降，导致测量结果误差的产生，其它可能的偏差丢失也会导致位移测量误差的产生。

所有已知的硬度测量仪均不适于测量孔状和沟槽形状的样件。

实用新型内容

相应地，本实用新型的一个目的是提供一种新型测量仪，该测量仪能够进行所有类型的硬度测量：洛氏硬度仪，布氏硬度仪，韦氏硬度仪，显微韦氏硬度仪和努式硬度仪及拉伸压缩测量。

本实用新型测量仪在概念上与前述测量仪有异。本实用新型将测量和施力供应部分分开为不同的装置，而不是如目前已知的测量仪那样是一个单一整体。

本实用新型的目的是提供一种操作简便，高度精确的测量仪器。该测量仪能够自动运行测量操作。

本实用新型的另一个目的是提供这种采用了包括电子电路与计算机通信连接在内的新技术的具有优势的测量仪。

本实用新型的另一目的是提供一种仪器，该仪器在进行硬度测量时可以很方便地在如洛氏测量，布氏测量，维氏测量，显微韦氏测量，努氏测量和强度测量等不同类型硬度测量方式之间切换。

本实用新型的另一目的是提供一种测量仪，该测量仪可很方便地更换和安装不同的测量装置和压头。