[发明专利]非接触应变场与声发射联合分体式测量系统及方法

权利要求书

1.一种非接触应变场与声发射联合分体式测量系统，其特征在于，包括：测试试样（1）、试验机夹具（2）、声发射传感器（3）、声发射采集系统（4）、摄像头（5）、图像采集控制设备（6）和固定装置（7）；所述测试试样（1）为矩形条状的无磁性材料，所述试验机夹具（2）数量为两个，试验机夹具（2）分别夹持在测试试样（1）的上下两端，对测试试样（1）进行拉伸；所述声发射传感器（3）和摄像头（5）分别固定在测试试样（1）的左右相对两侧，声发射传感器（3）将采集的声信号发送至声发射采集系统（4），摄像头（5）将采集的图像信号发送至图像采集控制设备（6）；所述声发射传感器（3）为圆柱体，圆柱体的顶面为传感面，声发射传感器（3）通过固定装置（7）固定，使得声发射传感器（3）的传感面紧贴测试试样（1）的表面；所述固定装置（7）包括固定块（8）、支撑垫片（9）和固定胶带（10），所述固定块（8）为弹性的长方体结构，固定块（8）中部设有与声发射传感器（3）形状相配合的固定槽（11），所述固定槽（11）在固定块（8）的表面形成圆形开口（12），声发射传感器（3）安装在固定槽（11）中，声发射传感器（3）的底面与固定槽（11）的槽底贴合，声发射传感器（3）的顶面与圆形开口（12）平齐；所述支撑垫片（9）为一对相同的平板垫片，支撑垫片（9）的一端开设有矩形缺口（13），所述矩形缺口（13）的宽度与测试试样（1）的宽度相同，两个支撑垫片（9）均通过矩形缺口（13）卡住测试试样（1），并通过矩形缺口（13）表面涂覆的粘结剂与测试试样（1）的表面保持垂直固定，固定块（8）夹设在两个支撑垫片（9）之间；所述固定胶带（10）将固定块（8）和支撑垫片（9）连接固定。

2.如权利要求1所述的一种非接触应变场与声发射联合分体式测量系统，其特征在于：所述测试试样（1）为陶瓷基复合材料。

3.如权利要求1所述的一种非接触应变场与声发射联合分体式测量系统，其特征在于：所述固定块（8）由聚乙烯发泡棉制成。

4.如权利要求1所述的一种非接触应变场与声发射联合分体式测量系统，其特征在于：所述固定胶带（10）分为两段，分别固定两片支撑垫片（9），两段固定胶带（10）之间无直接接触。

5.一种采用如权利要求1-4中任一项所述的非接触应变场与声发射联合分体式测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在一对支撑垫片（9）的矩形缺口（13）处均匀涂抹环氧树脂胶，将支撑垫片（9）粘贴到测试试样（1）的实验段；

2）待环氧树脂胶完全凝固后，使用丙烯酸哑光白喷漆将测试试样（1）的变形测量面均匀覆盖成白色，风干后使用哑光黑丙烯酸喷漆在白色漆面上喷制散斑图案；

3）采用摄像头（5）拍摄测试试样（1）的散斑照片，对散斑照片进行分析，建立散斑灰度直方图；

4）启动试验机，将测试试样（1）装夹到试验机夹具（2）上并消除预紧力；

5）将声发射传感器（3）安装到固定块（8）的固定槽（11）中，声发射传感器（3）的底面与固定槽（11）的槽底贴合，声发射传感器（3）的顶面与圆形开口（12）平齐；

6）将固定块（8）安装到两个支撑垫片（9）之间，使得声发射传感器（3）的传感面紧贴与测试试样（1）的变形测量面相反的一面，并通过固定胶带（10）固定；

7）调整摄像头（5）的拍摄距离和焦距，调节声发射采集系统（4）的测试门槛值，设置试验机的加载速率；

8）同时启动试验机、图像采集控制设备（6）和声发射采集系统（4），试验机对测试试样（1）进行拉伸，实现非接触应变场与声发射的联合测试。

6.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于：步骤3）中，若散斑灰度直方图为高斯分布或钟型分布，则散斑满足测试要求；若散斑灰度直方图为双峰分布，则重新制作散斑。

7.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于：步骤6）中，在将固定块（8）安装到两个支撑垫片（9）之间之前，沿测试试样（1）的拉伸方向对固定块（8）进行预压缩处理。

8.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于：所述拍摄距离为1.5m，所述焦距为50mm，所述测试门槛值为40dB，所述加载速率为0.1mm/min。