[发明专利]微位移测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种构件变形和微位移测试的结合形状记忆合金特性的微位移测试系统，属于光测力学、工程材料、构件变形、微机电系统和微位移测试技术领域。

背景技术

目前现有技术中应用的微位移测试系统主要分为两类：实验台上临时搭建的散装结构和便携式的商用微位移测试系统。实验台搭建的测试系统无法适用于现场构件变形测量。商用微测试仪器如MicroSense公司的高精度电容位移传感器、用于超精密金刚石机床等高精度运动平台的光栅尺、雷尼绍双频激光干涉仪XL-80等不同测量原理的微位移测量仪器。虽然可现场实现高精度位移测量，但造价较高，不具有普遍适用性。同时，现有为位移测试系统多通过光电信号输出，在PC机中进行信号处理和转换来进行位移数据的读取。

本发明的目的是提供一种高精度微位移测试系统，既便于携带、成本低廉，同时又操作简便，可在终端直接读取位移数据，使用方便，且灵敏度高，结构紧凑。

发明内容

微位移测试系统，其特征在于：该微位移测试系统由两部分组成，分别是温控系统和成像系统；温控系统包括弹簧测力计、热电偶、PC机、直流电源和开关五部分；热电耦一端固定在弹簧测力计上弹簧的任意位置，另一端经过弹簧测力计底板上的通孔连入PC机，进行温度数据采集；弹簧测力计的弹簧为形状记忆合金丝，弹簧测力计与灯泡、直流电源和开关串联，实现温度控制，并为成像系统提供光源；成像系统包括光具座、被测结构、灯泡、凸透镜、光屏五部分组成；光具座分两部分：一是下半部滑轨结构；二是上半部，设有挡板，能透光的被测结构贴在挡板上；灯泡固定于挡板一侧，凸透镜、光屏依次位于挡板另一侧，并保证灯泡、被测结构、凸透镜和光屏四者位于一条水平线上。

在室温下使形状记忆合金丝保持直线状态；在沸水中密绕成螺旋状，形成微型圆柱螺旋拉伸弹簧；如此反复多次，稳定材料特性，即随温度升高，合金丝逐渐由直线变为弹簧；冷却至室温时逐渐恢复原状；形状记忆合金丝一端与指针固定，且形状记忆合金丝一端通过一段弹性材料与弹簧测力计提环连接；另一端通过一段弹性材料与弹簧测力计挂钩相连与测力计底板组装后既可用于测量力值大小，又可为成像系统提供拉力。

形状记忆合金材料制成的弹簧通过弹簧测力计底板上的第一通孔,第四通孔分别固定于弹簧测力计底板两侧的提环和挂钩，得到形状记忆合金弹簧测力计；底板上第一通孔，第四通孔分别位于凹槽两端中央位置；第二通孔位于凹槽底部，靠近第一通孔；第三通孔位于凹槽底部第二通孔，第四通孔之间。

第一微型螺钉位于挡板底部中央，第二微型螺钉固定于与挡板相对的挡板上，两螺钉在光具座内部用于连接弹簧测力计的提环和挂钩，并保证测力计与光具座下半部水平；

应用所述的微位移测试系统，其特征在于：

当温控系统的开关闭合时，直流电源为整个系统提供恒定电流；此时，形状记忆合金弹簧测力计内部的合金丝随温度的升高而逐渐收缩，产生相应拉力，拉动挡板偏转，通过测力计面板直接读取拉力值，被测结构被固定在挡板上，随挡板的运动产生竖直方向的拉伸；热电耦通连接PC机，随时测量并记录合金丝的温度；同时，灯泡亮起，被测结构通过凸透镜投射到光屏上，形成倒立放大的实像，在光屏上观察拉伸过程中被测结构上各点的运动情况，实现目标点的位移测量和记录。

附图说明

图1微位移测试系统示意图；

图2温控系统示意图；

图3成像系统示意图；

图4形状记忆合金丝工作原理图；

图5(a)制成的弹簧原始状态图；

图5(b)制成的弹簧温度升高后图；

图6光具座示意图；

图7微位移测试系统局部示意图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详述：

该微位移测试系统由两部分组成，分别是温控系统和成像系统；①温控系统包括弹簧测力计、热电偶、PC机、直流电源和开关五部分；热电耦一端固定在弹簧测力计上弹簧的任意位置，另一端经过弹簧测力计底板上的第三通孔3连入PC机，进行温度数据采集；弹簧测力计的弹簧为形状记忆合金丝，弹簧测力计与灯泡、直流电源和开关串联，实现温度控制，并为成像系统提供光源；成像系统包括光具座、被测结构、灯泡、凸透镜、光屏五部分组成；光具座分两部分：一是下半部滑轨结构；二是上半部，为左长右短，顶部连接的三面结构。设有挡板，能透光的被测结构贴在挡板上；灯泡固定于挡板一侧，凸透镜、光屏依次位于挡板8另一侧，并保证灯泡、被测结构、凸透镜和光屏四者位于一条水平线上。