[发明专利]环境可控的划痕实验在位测试装置及其控制方法

权利要求书

1.一种环境可控的划痕实验在位测试装置，其特征在于，包括：

二维力传感器，用于检测实验中载荷和摩擦力；

声发射传感器，所述声发射传感器设置在待测物表面，用于检测实验中声发射信号；

划痕头驱动器，用于驱动加载在所述划痕头驱动器上的划痕头以预设速度移动，并线性增大初始载荷，从而在所述待测物表面产生划痕；

环境参数调节模块，用于调节待测物所处环境的环境参数，其中，环境参数包括温度和湿度；

驱动器控制模块，所述驱动器控制模块分别与所述环境参数调节模块、所述二维力传感器和所述划痕头驱动器相连，以根据所述二维力传感器反馈的载荷控制所述划痕头在预设温度和预设湿度下水平移动；

变倍显微镜，用于检测所述划痕的形貌；以及

控制模块，所述控制模块与所述驱动器控制模块和所述变倍显微镜相连，用于根据所述摩擦力与所述声发射信号得到在所述预设温度和预设湿度下所述待测物与基底的结合力，以根据所述结合力与所述划痕的形貌得到所述待测物破裂时的形貌。

2.如权利要求1所述的环境可控的划痕实验在位测试装置，其特征在于，还包括：

信号放大模块，所述信号放大模块分别与所述二维力传感器和所述驱动器控制模块相连，用于将所述二维力传感器的电压信号放大并转换成数字信号，以得到所述反馈的载荷和所述摩擦力。

3.如权利要求1所述的环境可控的划痕实验在位测试装置，其特征在于，所述驱动器还用于驱动所述划痕头垂直移动以与所述待测物表面接触并施加所述初始载荷。

4.如权利要求1所述的环境可控的划痕实验在位测试装置，其特征在于，所述二维力传感器为应变高精度力传感器。

5.如权利要求1所述的环境可控的划痕实验在位测试装置，其特征在于，所述声发射传感器通过耦合剂设置在所述待测物表面，所述划痕头设置在所述二维传感器上。

6.一种如权利要求1-5任一项环境可控的划痕实验在位测试装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

调节所述环境参数，以使所述待测物所处环境达到所述预设温度和预设湿度；

根据所述二维力传感器反馈的载荷控制所述划痕头在所述预设温度和预设湿度下水平移动，其中，所述划痕头以预设速度移动，并线性增大初始载荷，从而在所述待测物表面产生划痕；

在控制所述划痕头与所述待测物脱离之后，通过所述变倍显微镜检测所述划痕的形貌；以及

根据所述二维力传感器检测的摩擦力与所述声发射传感器检测的声发射信号得到在所述预设温度和预设湿度下所述待测物与基底的结合力，以根据所述结合力与所述划痕的形貌得到所述待测物破裂时的形貌。

7.如权利要求6所述的环境可控的划痕实验在位测试装置的控制方法，其特征在于，在所述调节所述环境参数之后，还包括：

将所述二维力传感器的电压信号放大并转换成数字信号，以得到所述反馈的载荷和所述摩擦力。

8.如权利要求7所述的环境可控的划痕实验在位测试装置的控制方法，其特征在于，在所述将所述二维力传感器的电压信号放大并转换成数字信号之前，还包括：

驱动所述划痕头垂直移动以与所述待测物表面接触并施加所述初始载荷。