[发明专利]一种能够进行在线测量和全应变信息拾取的高温加热系统

说明书

一种能够进行在线测量和全应变信息拾取的高温加热系统，主要由分瓣对开式高温炉构成。高温炉开和面垂直于试验机横梁，便于试样和夹具安装在试验机上后，移入与移出。高温炉在开合平面中央，正对试样表面的位置开一个主观察窗，窗口内使用高温石英玻璃，可用于相机拍摄或照明。沿炉体周向主观察窗相邻位置紧密布置两个辅助观察窗，可用于照明或三维数字图像相关技术双相机拍摄。各观察窗安装处设置水冷却系统，冷却水流经炉壁外的观察窗安装座处与观察窗安装盖板间。使用二维、三维数字图像相关技术进行全应变信息拾取时，特别是在高温试验中,需要给试样表面照明，三个观察窗可使这一需求得到满足。

技术领域

本发明具体涉及一种能够进行在线测量和全应变信息拾取的高温加热系统，属于高温材料力学试验装置技术领域。

背景技术

高温炉，是材料制备与测试领域使用的一种主要的高温加热系统。主要分为：箱式炉、管式炉等。其中对开式的管式炉，相较于其他种类的高温炉，能够更方便地与力学试验机集成，完成高温夹具与试样的拆装更换。但是传统的对开式高温炉，通常没有设置观察窗，或是观察窗只设置了一个，且面积狭小。并不适用于使用数字图像相关(DIC)等技术采集应变信息的试验，使用二维、三维数字图像相关技术，通常需要多组光路连通样品表面，分别用于照明或不同相机的图像采集，只设置一个观察窗将会对照明与图像采集带来很大限制。

发明内容

本发明解决的问题是：一般的高温加热系统，大多为全封闭式，没有设置观察窗，或者只是设置了一个观察窗，对于需要进行光学在线测量和全应变信息拾取的试验通常不能满足其要求，特别是对于需要应用数字图像相关技术(DIC)进行应变信息采集的试验，只有一个观察窗，只能使用单支同轴照明镜头配合二维DIC技术，无法满足三维DIC所要求的多光路多相机条件。

本发明针对上述的不足提供了一种能够进行在线测量和全应变信息拾取的高温加热系统，该系统主要基于传统分瓣对开式高温炉改进而成。

所述分瓣对开式高温炉，开和面垂直于试验机横梁，主要由马弗管1a，1b、转轴2、夹层3a，3b、外壳4a、4b、主观察窗13、辅助观察窗8和15、热电偶9、10、11，窗口水冷头以及扶手21组成。

所述马弗管1a、1b设置在高温炉内中央位置，其内侧密集排布着放置电阻丝的空心管道，通过电阻丝对炉内试样进行加热。

所述转轴2为一长销钉，用于将两个半圆柱炉体右瓣17和左瓣18连接，开合高温炉时，两个半圆柱炉体17和18绕转轴2旋转。

所述夹层3a、3b为隔热保温层填充处，填充材料为隔热材料，如石棉等，对炉体进行保温。马弗管1外是夹层3a，减少马弗管产生的热量向炉外耗散。夹层3的外侧是高温炉的最外层，即外壳。

所述外壳4a、4b为高温炉的外壳，为两个有厚度的空心半圆柱体。

所述主观察窗13正对着夹具在正确安装后板状试样的前表面，其直径较大(推荐在50-70mm)，窗口中配备能满足高温(高于1000℃)使用条件的玻璃(推荐天然或人工光学石英玻璃)，根据不同的使用要求确定材质、单/双层以及是否通水冷却，窗口最外侧设有螺纹接口可安装滤镜。

所述辅助观察窗8和15直径较小(推荐在35-50mm)，沿炉体周向主观察窗相邻位置紧密布置，用于照明或三维DIC多相机拍摄，根据不同的使用要求确定材质(推荐天然或人工光学石英玻璃)、单/双层以及是否通水冷却，窗口最外侧设有螺纹接口可安装滤镜。

两个辅助观察窗光轴分别与主观察窗光轴的夹角19、20二者相等，且不大于30°。

所述窗口水冷头包括主窗水冷头24，辅助窗水冷头22、23，以及水冷头上的冷却水进口通道6、12、16和冷却水出口通道5、7、14。

所述扶手21分布在外壳4上，共四个，设置在转轴2的对面，在开合面两侧分别布置两个，便于开合高温炉。